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30萬公里長棍子沿固定點旋轉,每秒1周,棍子末端能超光速嗎?

如果物體速度真能達到6。28倍光速,肯定是令人興奮的,繼續按這種想法算下去,只要物體長度足夠長無限長,比如1光年長,只要一端沿一個點做圓周執行,不管角速度有多慢,末端線速度就會超過真空光速,如此一來,超越光速實在是太簡單了。

事實真是這樣嗎?當你知道兩個物理知識後,肯定不會再這麼想了,因為在實際中,這是永遠不可能的,第一個知識是力在物體中傳播速度,第二知識點是愛因斯坦提出的光速無法超越理論。

力傳播速度

雖然日常生活經驗告訴我們,將一根長棍一端向前拉動時,棍子末端也會同步向前移動,但以科學角度來看,兩端移動速度並不同步,這是因為力從棍子一端傳播到另一端需要時間,只不過傳播時間極短,我們根本覺察不出來,這才讓我們誤認為棍子兩端是同步進行。

那麼力在物體中傳播速度究竟有多快?實驗結果表明,在物體中,力和聲音傳播速度一致,在不同物質中,力傳播速度也會千差萬別,比如在木棍和鐵棍中,力傳播速度差距離極大,在木棍中,力傳播速度只有每秒500米,但在鐵棍中,力傳播速度約每秒5000米,速度快了整整9倍。

如果不考慮其它因素,一根5000米長木棍一端被拖動時,末端將在10秒後才會移動,而一根5000米長鐵棍一端被拖動時,末端只需1秒後就移動了。如果棍子長度短於2米,無論是鐵棍還是木棍,力傳播時間極短,沒人能感覺得出來。

30萬公里長巨大鐵棍一端沿固定點做圓周運動時,按每秒5000米速度,力到末端時間需要60000秒,約等於16。66小時,也就是說我們將鐵棍一端用力移動時,末端需要16。66小時後才會移動。

光速無法超越

力在物體中的傳播速度只能表明物體每一個部位移動並不同步,但還是沒有表明物體永遠不會超過光速原理,但在1905年,愛因斯坦提出了光速無法越超理論,也就是說無論你怎麼去假設,實際上一切物體運動速度不可能超過光速。

在大型強子對撞器中,無論給粒子施加多大能量,它們的飛行速度始終無法超越光速,最多就是接近光速。多次科學實驗證明了一個無法超越的事實,當前沒有什麼物體速度能夠比真空光速更快,不管科學家怎麼努力,速度最多隻能接近光速,但始終沒辦法超越。

光速似乎是一切速度的上限,就像絕對零度273。15攝氏度一樣,沒有比這更低溫度。所以當30萬公里長巨大鐵棍在作圓周運動時,無論你在一端施加多大力,另一端線速度不可能超過光速,最多就是接近光速,當另一端線速度接近光速時,角速度自然就會被限制。