有一个长一万光年的棍子,在一端推它一下另一端的人会立刻查觉到吗?能超光速吗?

比邻星上的黑旗帜


有一个长一万光年的棍子,在一端推它一下另一端的人会立刻查觉到吗?能超光速吗?

为了超光速啥脑洞都有,一万光年的杆子有多长哦,即使真有也会因为受到各种天体的引力作用弯曲了,毕竟一万光年内星系还是很多的,当然今天不用相对论,也不用史瓦西半径计算公式,直接从最简单的物理现象来解释这个能超过光速不?

其实宇宙中有一个“超级棍子”的案例,这就是M87星系中央的黑洞两极的等离子喷流,长达4900光年,当然距离1万光年还有些距离,但这已经是能找到的最长棍子记录了!

还是回到这根1万光年长的棍子吧,想必也只有悟空能任意长短的金箍棒能满足要求了;尽管举例的是神话传说,不过咱讨论的却是科学问题,因为我们生活在现实世界中!无论这个棍子用什么材料制造,完成后又放置在哪里,它都改变不了一个属性,即受外力作用时将会变形,即使再小的形变累计之后也将成为一个极为恐怖的数字,那么我们来假设下,如果这根棍子在收到无限大的推力时(保证能传输到1万光年以外),在每米的距离上仅仅只形变一个质子的距离,也许这已经是传说中的刚体了,想必也没有人可以找到如此高强度材料,那么来计算下:

质子直径:约为1×10^-16M

一光年为:9460730472580800米

那么一万光年为:94607304725808000000米

总形变为:9460.73M

也就是在推这根几乎无限长,用无限力推动时,它动总形变距离可达9.5千米左右!当然可以相信这不是你所关心的,因为各位会想象这形变9.5千米以后的传输速度,毕竟都推到9.5千米了,也不在乎再推几个千米!

但很抱歉,无论多大的力,它的传播速度都无法超过声音在这个近似于刚体的介质中,如果这个材料是钢铁的话,那么它的传播速度计算方式为:

V =√(E/ρ)

E 为钢材的弹性常数

纵波:E为杨氏模量,

横波:E 为切变弹性模量

ρ 为钢材密度:一般取值为:7.8×10^3 kg/m^3

根据常见钢材的性能参数,一般认为声波在钢材中的传播速度为:5100m/s

即5.1KM/S,这个速度甚至都不如旅行者速度高,到达1光年外都要数千年甚至上万年,更不要说1万光年了!

最后再提醒下,有静止质量的物体是无法达到光速的!


星辰大海路上的种花家


建议有这种思维的人认真学习一点基本物理学知识,就知道自己有多么可笑了。

问题是这个世界这种不学习又想创造伟大理论的人很多,他们总觉得自己很聪明,比爱因斯坦和牛顿都聪明,因此此类人大多数都是骂杨振宁的。因为他们完全不知道科学家的伟大是怎么来的,以为和他一样是拍脑袋胡思乱想来的,甚至是骗吃骗喝来的。

于是这一类奇葩理论就横空出世了:一个直径一光年的圆盘1秒转一圈不就大大超光速了吗?一个10光年的人,一步不就有10光年了吗?此公就更大胆了,弄了个1万光年的棍子,好像原来有人出过1光年或3光年的棍子,如果那些人由于他们的“重大理论”成果获得了诺贝尔奖的话,那么此公会不会因棍子一捅就超越光速几千亿倍,得到1万个诺贝尔奖?

爱因斯坦的理论不是建立在自己实验基础上的,而是在前人无数次试验成果基础上,经过严密的数理逻辑论证和哲学思辨得到的结果。

他修正了牛顿的绝对时空观,把过去割裂的时空在相对论基础上统一起来,从而使人类认识大大前进了一步,成为经典物理学到现代物理学的转折点。

爱因斯坦创立的狭义相对论和广义相对论解释了迄今为止一切的宏观现象,对于其理论所论证的结论至今没有一例不能应验。爱因斯坦曾经说过,他的理论是一个严密的逻辑链,只要有一例证伪,整个理论链条就会崩溃。

这根1万光年的棍子就能够证伪爱因斯坦理论了?可惜这只是一个幼儿园级的思维游戏。在没有人推翻物理学现存的公理之前,我们只能按照现存的物理学原理来考量这种事物。

那么根据现有理论,这个游戏的谬误出在哪里呢?至少有如下两点:

首先这根棍子是不存在的,不管从牛顿的力学还是爱因斯坦的相对论,这根棍子都无法存在,这么巨大的事物无法承受机械应力、引力的作用,机械应力会导致断裂,引力会导致坍缩,最终成为一个天体或黑洞。

其次,力施在物体上,是使物体发生形变,产生纵波或横波,传播速度最快只能够达到声速(声音就是一种机械波),这个速度和物体的密度有关。这个速度有多快呢?如果这根棍子是木头做的,根据木头的密度大小,传递速度不会超过1000米/秒;如果是钢铁做的,传递速度约为5000米/秒。

其实这种低速低能量的问题,用不着思维实验,也用不着粒子物理。1807年托马斯·杨就已经在论文里提到 stress-wave propagation(引力波传播) 的概念了。

有人做过这样一个实验,无需千万公里长的物体,一根十几米的钢棒就绰绰有余了。

固定这根钢棒的支架应该做到非常小的摩擦力,把这个钢棒每隔3米贴一个应变计,然后用大锤猛敲钢棒的一端,这些应变计读数会同时变化吗?得到的结果是什么呢?

结果会令“聪明人”们很伤心,因为就这样一敲,就把他们棍子捅一捅超光速的梦幻敲没了。

验证的结果符合机械波传递的预其,隔着3米的第一个应力计接受到敲击波的时间为0.6毫秒,第二个应力计接收时间为1.2毫秒,第三个应变计接收到的时间为1.8毫秒。正好是声波传递的速度。

这种力或者说引力波的传递速度,在200多年前就已经有结论了,只要稍加学习和了解,就能够有所觉悟。

可为什么还有许多这样的“聪明人”前赴后继的飞蛾扑火呢?只能说明科普事业还任重道远。

这个异想天开的棍子游戏出自幼稚园的baby,是一种天真;而一而再再而三的出现在一个能够在头条发帖子的成年人身上,就是一件哭笑不得的悲哀了。

经过时空通讯这样苦口婆心的规劝,今后这样的“聪明人”还会出现吗?拭目以待。

时空通讯专注于老百姓通俗的科学话题,欢迎共同讨论。


时空通讯


一万光年的长的棍子确实很恐怖了,我们银河系的直径也只有10万光年,这样的棍子其实在现实世界中是不可能存在的。

如果有一个人在一端推动,另一端的人会立刻察觉到吗?答案是不会。因为力的传递是需要时间的,有质量的物体的运动速度也不能超过光速。只有在数学世界中才能出现假设中的情况,在现实世界中并不存在绝对刚体。

推力小了根本传递不到另一端,在传递的过程中,由于物体的形变,部分机械能转变为物体的内能,力量都被物体吸收了。

施加的推力会以应力波的形式传向另一端,应力波本质上属于机械扰动,应力波在物体中的传播速度就相当于声波在物体中的传播速度。

在室温环境下,声音在钢材中的传播速度大约是5000米/秒。如果是一万光年长的钢制棍子,即使推力有无穷大,另一端恐怕也要等到6亿年之后才能察觉到。



由此可见,看似超光速,实则又因为无知被打脸了。即使是引力,也不是瞬时作用的,引力以光速向四面八方传播开来。

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科学探索菌


这个这问题,我曾经想过,请教物理老师也没得到答案,只是说,你学多了就会知道。

后来我想明白了,我就用中学物理的观点来解释一下这个思想实验,当然需要一点相对论知识。本题题目说的并不严谨,他说的棍子其实是指一种思想出来的理想刚体。既质量趋于0,硬度无穷大,绝不弯折,拒绝形变。

任何信息或能量的传递不可能超光速!力的传递也不能超光速。这是相对论的铁律,我们必须尊重这个铁律。否则所有争论都变成了相对论是否正确?而没有意义了。

那么细心的读者会发现一个矛盾,既无形变的刚体传递力的时间一定是零,与传递距离大小没有关系,那么必然力是直接传递到一万光年外,而不需要时间。既出现了力的传播速度可以无穷大的结论。这与相对论光速不可超越直接矛盾。到底怎么回事?

那我们不妨假设相对论绝对正确,但是,力为什么没有直接传播过去?只有一个解释,那个所谓理想刚体出现了形变。这又于假设的无形变刚体相矛盾。对了,问题就出在无形变的假设上。

无形变刚体在理论上可以存在吗?根据初中物理的牛顿第三定律,我们就可知作用力和反作用力方向相反且大小相等。那么有人来推这个理想棍子,这个理想棍子反过来也会推人。这个反作用力的本质上从哪来的?不错,就是物体形变!例如,桌子上放的茶缸对桌面产生一个压力,桌面也会给茶缸一个支持力。而压力和支持力本身都是来自形变的弹力。

不形变就没有弹力!现在假设桌子就是无形变理想刚体。那么问题就清晰了,茶缸对桌面的压力还在,桌面因为无形变而没有弹性支持力。二力不在平衡,茶缸会向下运动,这时桌面又是怎么允许它向下运动的?荒谬的现象立刻就出现了。

所以,这个理想的无形变的刚体棍子在理论上就是不可能存在。既然存在形变,长距离的棍子也就变成弹簧,那么力的传播当然需要时间,速度不超过光速也就不难理解了。


科普军


首先对很多没看懂题主提问真正用意的人解释一下,题主的意思并不是说动了棍子A端,B端的移动速度就超光速了,而是说“棍子A端动了”这一信息,超光速传送到了B端。

题主如果以另一种方式提问不易让问题有歧义而且根本用不到一万光年这么大的尺度:假设棍子A端在地球上有人以莫斯信号的方式拨动棍子发报,在火星上B端的人是否能立即收到信息?如果是立即收到,那么信息是超光速传播的。

下面试着解释一下:

首先,相对论不仅仅是定义了光无法超越光速,信息也无法超越光速。题主做出的假设正是想解决信息传输超光速的问题。

题主的假设是此棍子是以静质量为零,理想刚体为材质制作,那么答案可以确定,A端动的同时,信息就传播到B端了,信息传播可以超光速。但这仅仅是理论假设,和假设“这棍子是种超光子介质,光子从A端进入,同时就会从B端射出”没有本质区别。虽然看似是假设了不同的条件,实则本质没有区别。

理想刚体不存在,超光速信息传输就不存在。如果不是理想刚体,你可以把这根棍子想象为一根硬质弹簧,拨动A端时,棍子内部是以波的形式来传输这一信息,无论如何拨动棍子,是横波还是纵波,只有在棍子的震动频率趋于无穷大时(理想刚体),信息才能实时传送出去。

其实题主的问题只是犯了个低级错误,那就是试图用牛顿力学来解释相对论。


shedir


不会立刻察觉到,也不会超过光速。

一是因为推不动。如果真的推动了,它也需要分子和原子之间的力逐步传递一万光年的距离,虽然不知道得过多久才能传过去,但必然比光速要慢。

二是因为接收者不可能立刻察觉。不要说一万光年,就是一米的棍子推给你,等你察觉到的时候,都已经“很晚”了。你的神经电流让你大脑反应过来的时间,够一个光子绕地球转一圈了。

三是接受者根本无法分辨是另一头在推动,还是棍子自己在摆动。真的,假设有一个超过一万米的棍子存在,它自己的摆动就已经能把人敲成肉饼,相信我,没有人愿意靠近它!你还敢假设一万光年?是想横扫一个星系吗?


狼财精


爱因斯坦也太“笨”了,如此简单的“超光速”例子都想不到!你也太“聪明”了,如此简单明了就推翻了相对论!

玩笑归玩笑,但也能够说明且不说一万光年的棍子是否存在,即使真的存在,无论你如何推,都不可能达到甚至超过光速,不然相对论早就被推翻了!

之所以有些人总是用各种想象中的例子试图完成超光速,但无一例外都是在不切实际的想象中,不由自主地陷入到牛顿的绝对时空观中不能自拔,但他们不认为自己在用绝对时空观在思考问题!

实际上,推动一根长度一万光年的棍子,速度不仅远远达不到光速,甚至连音速都达不到,而且推动力在传递的过程中很快就分散然后消失了!

不然的话,我们中国人以跺脚,地球另一面的阿根廷人就会感觉到跺脚产生的震动,这也太疯狂了!

力的作用有很多种,最常见的引力传递速度确实正好等于光速,但我们用手完成的推动力的传播速度远远小于光速!

再说了,一万光年的棍子也不可能存在,如此长的棍子早就坍缩为黑洞了!所以少一些不切实际的想象,多立足于现实!


宇宙探索


一根长长的棍子是否能够超光速传递动能呢?从理论上讲是可以的。

不过要实现力的超光速传递,这里有四个前提条件,一是组成棍子的物质必须是不会变形的。也就是说,构成棍子的物质必须坚硬无比,不会发生一点点收缩变形;二是需要有瞬间推动(拉动)棍子全部质量运动的力;三是需要真空环境条件。因为非真空环境下,棍子的运动会与环境物质产生摩擦力,摩擦又会产生迟滞力,降低传递速效;四是不能受到环境引力作用。因为引力会给棍子带来重力影响,同时给棍子造成弯曲,棍子在远距离上进行力的传递时,必需要做到直线作用。在现实中,我们人类是显然做不出这样一根棍子的。

那么在自然界,是否存在这样的一根超光速传递力的“棍子”呢?有!它就是磁力线中的电子线。

磁力线是由电子与电子之间通过异性相吸力所排列起来的线。它需要经过磁化后的大质量体上形成。理论上讲,电子线只要在满足条件的情况下,它可以通过异性连接来无限叠加成一根无穷长的线。而且电子又是个坚硬无比的质量体,它的组成物本身不会发生变形,也就不会出现力的传递损耗所导致的延时结果

我们应该知道,海王星能够绕太阳旋转,那是因为太阳磁力线与海王星质量电荷(磁力线)之间的异性相吸力作用结果。太阳发出的磁力线长度远超八大行星轨道范围。假如太阳磁场磁力线突然消失,那么这个力对太阳系外面的海王星就会瞬间失去引力牵制作用。即海王星会立即改变运动方向并逃离太阳。但就是不要等上N个地球小时才会失去太阳对海王星的引力控制。所以说电子线一端的伸缩运动或干涉而假如被隔断,就能做到超光速传递到另一端的作用效果。所不同的是:一个是用力推棍子;一个是用力拉(纠缠)质量体。二者都是试图实现力的超光速和远距离传递作用,其力的作用原理相同。因而用引力介质——电子线的远距离作用来说明力是可以实现超光速传递的。


海门老冯


爱因斯坦的相对论非常晦涩难懂,多少人对它都是朦胧胧的一知半解。

著名物理学家惠勒用了一句精妙简洁的话概括了广义相对论:“物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动”。

我常常也会对相对论也做出好几个幼稚的解释。在有的人的眼里这些就是智慧,在另一些人看来这些都是垃圾。

于是我总是在学者和傻子之间徘徊。

首先,你要找到一万光年的绝对平直时空。

记住,我们的身边不存在绝对的平直时空。时空是一个神秘莫测的陌生世界,它有不同的形状和性质;弯曲、螺旋、锥度、马鞍、点、线、面、无穷大也无穷小、单向双向、连续断开……并随时随地以不同方式的改变。时间和空间也许是昨天和今天的正序,也许是后退与前进的混乱,或是一个无尽的开环,一个循环的短路……

其次,你要找到多大密度的棍子。

现在一个中学生都知道,我们认知的密度在粒子的世界是一个什么样的空旷。你的这个棍子是用一个个紧密的原子连接还是一根致密细长的黑洞?

这里我先不论各种物理公式和数学计算,只是天马行空的做一个可能的想象,假设有一个一万光年长的棍子,那么你移动这根一万光年的棍子和移动一根一米长棍子,除了棍子的长度不同,其它的效应本质有什么区别吗?

一根一万光年的棍子伸向无限的时空,你没动而空间移动和空间不动而你移动,这个运动现象在另一个远方独立坐标系的观测者眼里是一样的吗?

(3)……

(4)……

(5)……

总结,若不是在因冠状病毒疫情困家的特殊时期,真懒得写这个弱智的问答。

知道吗,在很久很久以前,我能做三角函数,解多元高次方程,出口说出文言文,知道either or 和neither nor的区别,倒背辛亥革命的意义,会画大气环流图。我还明白化学物理及元素周期表,做出氧化还原反应和中和反应公式,编写简单电路图,探索改变牛顿的三大定律,学习领悟到植物细胞有细胞壁而动物细胞没有……

可是现在,除了学学蛆爬和玩玩手机,我¥¥就是个文盲。





去星空上钓鱼


并不能。

暂不论这根一万光年长的棍子如何在地球环境下制造出来,就先假设它是刚体材质,那么由于刚体的定义,在受力时,其形状不会改变,内部各点相对位置也不改变,因此如果再刚体棍子的一端推一把,那么棍子的另一端会立即移动。

很显然,如果按照一定的约定条件,我们就可以利用这个棍子传递信息了。但问题在于,现实世界不存在刚体,物体受力形变是必须存在的。那么问题来了,这根棍子的另一端到底什么时候才能产生反应呢?

答案很简单,这得看棍子的材质了,如果是铁的,那么这个时间就是6亿年。

答案怎么来的?因为力在棍子里的传播速度就是该介质中的音速,大约是每秒5公里左右。

关于这一点,通俗点的理解,你可以将这根棍子看做一根超级长的弹簧,你对它施力,它就得形变,最后就是另一端移动,但这个过程得需要时间。

实际上,相对论在理论层面就已经规定了,信息和能量的传递速度不能超过光速,更不用说一万光年长的棍子了,超光速只是幻想。

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