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一光年长的杆子用来通信(比如推拉),信息传输速度能否超过光速? 第1页

  

user avatar   lu-chao-15-51 网友的相关建议: 
      

这个问题源自一种物理学上的理想模型:绝对刚体。

没错,绝对刚体就是一种理想的模型,它的硬度无限大,受到外力后的形变为零或者很小,可以忽略不计。很明显,如果形变真的是零,我们在绝对刚体的一边推拉一下,另一头应该是瞬间传动。

所以,超光速通信咯?

但实际上,并不存在绝对刚体。所有常见的物体都由分子、原子、离子等组成,当我们推动杆子的这一头,作用力是通过一个个分子、原子、离子传递过去的。

比如固体物理里面,原子通过电磁相互作用形成规律性的晶格,原子在各自的位置上做无规则热振动。当有外力作用时,这些原子的振动中心将发生偏移,宏观上就体现为形变。这个偏移再顺着外力方向传递给其他原子,一个接一个传递到另一头,好像一根长长的弹簧。

原来,一个外力作用到物体上,是通过这样的弹性波传递过去的。

这个弹性波的速度有多快呢?

其实我们每个人都很熟悉一种弹性波,那就是声音。

没错,就是声音。

声音不光会在空气里传播,也会在液体、固体里传播。本来嘛,我们能听到悦耳的音乐,就是因为琴弦让空气振动。同样,侦察兵也会趴在地上,倾听远处行军的声音。

总之,当你在推动杆子的时候,力的传输速度等于声音的速度。

回到刚体的问题,绝对刚体是一种抽象出来的理想模型,可以近似描述很多现象,比如物体的运动、碰撞、转动等等,实际宇宙中并不存在!

有可能你觉得这和你的生活常识很反常,有人会问:“难道你推动一根300米长的铁轨,另一头要过将近一秒才动吗?”

答案是:铁轨的另一头确实不是当时就动,但是铁中的音速是5200米/秒。所以,如果是一根300米长的铁轨,约0.06秒左右后,另一端才会动。




  

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