03.02 這個過程違反相對論嗎?

BOILING戰友


你這個假如,就是錯的!你有足夠的力量,推動一光年長的電容筆,這個電容筆可不會筆直筆直地就戳到一光年外的手機上!別說是一般的電容筆,哪怕只是一根5000米長的鋼筋,你在一頭推動一下,另一頭都要1秒鐘之後才會開始移動。

我們通常學到的各種模型,包括各種剛體啊質點啊,都是理想模型。剛體的理想模型,其特點就像他的名字一樣:剛。我們知道,材料有硬有軟,軟如橡皮泥,任人蹂躪,硬如鋼鐵,不屈不撓。但是即使是硬如鋼鐵,受到大力也會有變形。但剛體,就是理想狀態下的無限硬,再大的力量施加上去,該是直的就不會被掰彎。

所以說,剛體是個理想模型。既然是理想模型,現實中又怎麼可能存在呢?現實中的材料,都是不夠硬的,以至於放大來看,都像是彈簧一樣,一頭施壓,另一頭會過一會兒才能感受到這個壓力。

事實上,工程學上我們是有方法來測量這樣一個變化的。比如下圖,就是美國普渡大學工程院的一臺霍普金斯杆:

這個東西的原理是什麼樣的呢?

中間放一個大鐵桿,鐵桿上綁上幾個應變計,來測量桿子的形變。左邊是個錘子,敲一下杆子,右邊是一個擋板。錘子敲擊鐵桿之後,傳遞給鐵桿的力會導致鐵桿形變,並向右邊傳導。如果是這是個剛體,顯然三個應變計會同時探測到應變。但是實際上呢?

可以很清楚的看到,應變是由左向右逐漸傳遞的,之中消耗的時間也並不短,達到了毫秒量級。事實上,這個速度和鐵桿中的聲速是基本一致的,都是彈性模量除以密度,商的平方根。

v=√(E/ρ)

對於鋼鐵,這個速度大約為5000米每秒。對於絕大多數材料來說,這個速度是難以突破萬米每秒這樣一個數量級的。相比之下,光速已經達到了300000公里每秒,差出好幾個數量級!

所以,當你面對著一個一光年長的杆子,希望戳動這個杆子以發佈一個問題啊,按動一個開關啊,都洗洗睡吧~等你戳這一下子傳遞過去,對面人家都等了上萬年了......


IvanZhu


不存在假設條件下的剛體,這個問題其他都可以假設,比如你的力量,1光年長的筆。唯獨剛體涉及到問題本質,不能假設,因為這個物體其實是由需求分子原子組成,微觀上看就好比無數太陽系堆在一起的銀河系,足夠牽動銀河系的一段,其他星體也只能在引力傳遞過去之後才有軌道變化


半夢的魚


足夠的力量,一光年的筆,除此之外還有一個隱藏假設:這支筆是理想剛體。按已有的物理認知,前兩個假設理論可行,但理想剛體卻是不存在的。現實物質中,力的傳導是由物體的形變和波來實現的,微觀上講,也就是電磁力(此處不考慮強弱相互作用),然而不論是宏觀的形變、機械波,還是圍觀的電磁波、電磁力,都小於等於光速,所以推動這根1光年的筆,筆頭前進10cm只需要10秒,這個10cm的位移傳到筆末,還是需要至少1年時間。。。。好吧,我編不下去了


我是你敬愛的林哥


題主是不是想表達,他在電容筆這頭推了一下,一下子就影響到了1光年以外的東西?正如前面一位達人回答的,這個力肯定會沿著這個電容筆傳導很久才能到那頭的手機銀幕,不可能是瞬時的。而且對側手機有沒有反應,是不是點開了一個APP,這些信息也要1年才能傳回來被你看到。所以何必假設是1光年那麼長,30W公里長不行麼?光1秒鐘就到了。


雲上旅者


那些說要一年後才能觸碰到的人,你們還停留在凡人的角度,年是時間單位,光年是長度單位,那麼如果我有一隻一光年長度的手那?我用手握住這跟筆,就好像你握住一根和你手一樣大小的筆一樣,我向前推進了10cm,會發生什麼?


張旭寶1


非常可惜,就算這個電容筆是十足的剛體,因為宇宙四大基本力在光速下是失效的只能無限接近,而信息的傳送也無法突破光速,所以你對電容筆施加的推力會在1年以後才到達。

這並不違背相對論

以上


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