03.02 这个过程违反相对论吗?

BOILING战友


你这个假如,就是错的!你有足够的力量,推动一光年长的电容笔,这个电容笔可不会笔直笔直地就戳到一光年外的手机上!别说是一般的电容笔,哪怕只是一根5000米长的钢筋,你在一头推动一下,另一头都要1秒钟之后才会开始移动。

我们通常学到的各种模型,包括各种刚体啊质点啊,都是理想模型。刚体的理想模型,其特点就像他的名字一样:刚。我们知道,材料有硬有软,软如橡皮泥,任人蹂躏,硬如钢铁,不屈不挠。但是即使是硬如钢铁,受到大力也会有变形。但刚体,就是理想状态下的无限硬,再大的力量施加上去,该是直的就不会被掰弯。

所以说,刚体是个理想模型。既然是理想模型,现实中又怎么可能存在呢?现实中的材料,都是不够硬的,以至于放大来看,都像是弹簧一样,一头施压,另一头会过一会儿才能感受到这个压力。

事实上,工程学上我们是有方法来测量这样一个变化的。比如下图,就是美国普渡大学工程院的一台霍普金斯杆:

这个东西的原理是什么样的呢?

中间放一个大铁杆,铁杆上绑上几个应变计,来测量杆子的形变。左边是个锤子,敲一下杆子,右边是一个挡板。锤子敲击铁杆之后,传递给铁杆的力会导致铁杆形变,并向右边传导。如果是这是个刚体,显然三个应变计会同时探测到应变。但是实际上呢?

可以很清楚的看到,应变是由左向右逐渐传递的,之中消耗的时间也并不短,达到了毫秒量级。事实上,这个速度和铁杆中的声速是基本一致的,都是弹性模量除以密度,商的平方根。

v=√(E/ρ)

对于钢铁,这个速度大约为5000米每秒。对于绝大多数材料来说,这个速度是难以突破万米每秒这样一个数量级的。相比之下,光速已经达到了300000公里每秒,差出好几个数量级!

所以,当你面对着一个一光年长的杆子,希望戳动这个杆子以发布一个问题啊,按动一个开关啊,都洗洗睡吧~等你戳这一下子传递过去,对面人家都等了上万年了......


IvanZhu


不存在假设条件下的刚体,这个问题其他都可以假设,比如你的力量,1光年长的笔。唯独刚体涉及到问题本质,不能假设,因为这个物体其实是由需求分子原子组成,微观上看就好比无数太阳系堆在一起的银河系,足够牵动银河系的一段,其他星体也只能在引力传递过去之后才有轨道变化


半梦的鱼


足够的力量,一光年的笔,除此之外还有一个隐藏假设:这支笔是理想刚体。按已有的物理认知,前两个假设理论可行,但理想刚体却是不存在的。现实物质中,力的传导是由物体的形变和波来实现的,微观上讲,也就是电磁力(此处不考虑强弱相互作用),然而不论是宏观的形变、机械波,还是围观的电磁波、电磁力,都小于等于光速,所以推动这根1光年的笔,笔头前进10cm只需要10秒,这个10cm的位移传到笔末,还是需要至少1年时间。。。。好吧,我编不下去了


我是你敬爱的林哥


题主是不是想表达,他在电容笔这头推了一下,一下子就影响到了1光年以外的东西?正如前面一位达人回答的,这个力肯定会沿着这个电容笔传导很久才能到那头的手机银幕,不可能是瞬时的。而且对侧手机有没有反应,是不是点开了一个APP,这些信息也要1年才能传回来被你看到。所以何必假设是1光年那么长,30W公里长不行么?光1秒钟就到了。


云上旅者


那些说要一年后才能触碰到的人,你们还停留在凡人的角度,年是时间单位,光年是长度单位,那么如果我有一只一光年长度的手那?我用手握住这跟笔,就好像你握住一根和你手一样大小的笔一样,我向前推进了10cm,会发生什么?


张旭宝1


非常可惜,就算这个电容笔是十足的刚体,因为宇宙四大基本力在光速下是失效的只能无限接近,而信息的传送也无法突破光速,所以你对电容笔施加的推力会在1年以后才到达。

这并不违背相对论

以上


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