日常經驗告訴我們,推動棍子的一端,另一端馬上就會動,事實上這一過程中,也有時間延遲,并非瞬間完成,隻是傳遞的時間太短,導緻人們感覺不到,那麼,人類可以用一根棍子實現超光速嗎?生活中,我們司空見慣的一個現象,也就是隻要一用力馬上就會見到結果,例如,扔一塊石塊,揮舞一下棍子等,于是就有了一種錯覺,誤以為力不需要耗費時間,産生這樣的結論,主要是因為我們對力的傳播還不太了解。
要知道,在這個世界上,力的傳播存在速度這一概念,傳播速度最快的力是電磁力和引力,它們的傳播速度均等于光速,并且可以在真空條件下傳播,試想一下,有什麼力的傳播還能快過引力?畢竟引力不需要介質,它可以在真空中傳播,反觀問題中推動棍子的力量傳遞,就是人們稱為的機械波,機械波的傳遞速度遠沒有光速快,最多隻有幾千米每秒,與光速30萬公裡每秒的速度相差甚遠,比如,鐵介質的機械波傳遞速度為4900米每秒,正因這種速度在人類日常生活中顯得十分迅速,才讓人們感到這種現象是瞬間傳遞。
首先我們要理清一個概念,即物體的速度和長度沒有關系,它隻和物體的位移和時間有關,所以即便是30萬公裡的棍子在一瞬間,整體遷移了一點距離,它和一個1米長的棍子,在同樣的時間移動同樣的距離的速度仍然是相同的,用棍子的位移除以它的移動時間,你就會發現,這樣的速度遠不及光速。
由此可得,其它任何形态的力,隻要需要用物質來傳遞,它就一定不可能達到光速,比如,聲波,這種力在空氣中的傳播速度約為每秒340米,鋼鐵對力的傳播速度約為每秒5000米,這意味着,一根5000米長的鋼材,在一端施加的力,一秒後才能到達另一端,一個光年直徑的齒輪,其長度就是光在一年時間裡走過的距離,大約是9萬4千億千米,以鋼鐵對力的傳播速度來算,約需52000萬小時,也就是說,将近60000年後,另一端才會有響應,由此看來,别說推動一根一光年的棍子,就是推動一個微小的原子,也不可能達到或超越光速,因為速度越高,質量就會越大,光速意味着它需要無窮大的能量,從這一點上來看,這是不可能完成的,畢竟這根棍子不是絕對剛體,當然現實生活中,也不存在絕對剛體。
如果說,在一端推動這根棍子向前行進了10cm,假設棍子是剛體,理論上來說,1萬光年外的另一端也會移動了10cm,似乎棍子的移動速度并沒有多麼大,倘若将推動棍子設定為超光速後,這代表它瞬時就到了一萬光年之外,順帶一提所謂的剛體是指,在運動中和受力作用後,形狀和大小不變,而且内部各點的相對位置不變的物體,絕對剛體隻是一種理想模型,實際情況中無法存在,因為任何物體在受力作用後,都會或多或少地變形,如果變形的程度,相對于物體本身幾何尺寸來說極為微小,在研究物體運動時,變形就可以忽略不計,剛體的特點表現在以下兩個方面,其一是剛體上任意兩點的連線,在平動中是平行且相等的,平動也就是平行移動,是機械運動的一種特殊形式,也是剛體的一種最基本的運動,再者是,剛體上任意質元的位置矢量不同,相差一恒矢量,但各質元的位移、速度和加速度卻相同,因此,人們常用“剛體的質心”來研究剛體的平動。
其實,一旦上升到亞光速或是光速世界,描述物體運動法則和信息傳遞的方式就需要用到相對論,而牛頓的經典力學也就不再适用,而前文中,提出的問題的本質就在于對相對論的認知和理解程度,值得注意的是,相對論中并沒有禁止超越光速,隻是表明“任何攜帶能量或者信息的物質都無法超越光速”,光速不可超越,這一理論源于愛因斯坦的廣義相對論,而廣義相對論又與量子力學一起并稱為現代物理學的兩大支柱,不可否認,廣義相對論并不完美,也不能稱為宇宙的最終理論,同時人類又必須要承認,廣義相對論可以給迄今為止,所有的宏觀現象一個無懈可擊的解釋。
可以說,廣義相對論是一個嚴密的邏輯鍊,在這個邏輯鍊中,不允許任何一個結論被推翻,而量子糾纏正因不存在信息傳輸的過程,所以它沒有受到相對論光速極限限制,由此可得,世界上存在超光速的現象,但傳遞不了任何物質、能量和信息,舉個例子,如果全宇宙存在一個對好時間的表,你隻用看着自己的手表,就能知道全宇宙任意一點進入了某一時刻,再比如說,快速轉動激光筆一周,如此一來,光子就會向四面八方360度的方向發射一顆光子,光子會在遠處形成圓形光線,由于角速度相同,半徑越大的情況下,線速度越快,倘若半徑足夠大,線速度就達到了超光速,其實答案已經很明顯了,是激光向每一個方向發射一顆光子,是的,光子形成一個大圓周的過程,可以超過光束,如1秒鐘形成了一個周長為50萬公裡的大圓圈,可這是由無數個光子一個挨着一個後形成,該實驗中,并沒有某個光子圍着圓周轉了一圈,而後,多次科學實驗,證明了一個無法超越的事實,即當前沒有什麼物體速度能夠比真空光速更快。
無論科學家如何努力,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,如同絕對零度273.15攝氏度,沒有比這更低的溫度,所以,當30萬公裡長,巨大的鐵棍在作圓周運動時,無論人類在一端施加多大力,另一端的線速度都不可能超過光速,最多可以接近光速,這是因為當另一端線速度接近光速之際,角速度自然而然就會被限制。
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