一根30万公里长的棍子,如果挥舞起来,末端速度能否超光速?

B站影视 2024-12-29 11:09 2

摘要:我们都知道,在现代物理学的框架下,光速的恒定和不可超越性是经过众多科学实验和理论推导所确立的。这一观点已经被广泛接受,并成为了我们理解宇宙运行规律的重要基石

在当今的科学领域中,光速被视为宇宙速度的上限,这一理论在现代物理学中占据着重要地位

然而,总有一些人对这一既定理论提出质疑,并试图寻找超越光速的可能性

其中,挥动一根超长棍子以实现超光速的设想便是备受关注的一个

我们都知道,在现代物理学的框架下,光速的恒定和不可超越性是经过众多科学实验和理论推导所确立的。这一观点已经被广泛接受,并成为了我们理解宇宙运行规律的重要基石

那么,为何会有人提出挥动长棍来超越光速的设想呢?假设有一根足够长的棍子,比如长达几十公里,若在一秒内使其一端完成一圈旋转,按照相关公式计算,棍子另一端的线速度似乎能够超越光速,这个数值将是极为惊人的。但这仅仅是一个在理论计算上看似合理的设想,在现实世界中,这种情况是根本无法实现的在我们的日常生活中,很多时候会将物体视为刚体,这是因为在通常情况下,由于施加的力较小,物体的形变往往微小到可以忽略不计然而,当物体的尺寸变得非常大时,形变就会变得极为明显

以一根普通的铁棒为例,当我们用手扶住它时,其形变可能只涉及到几个金属原子的程度,几乎难以被察觉到但是,如果是一根长达数米的钢筋混凝土,当我们挥动它时,就会发现它会像鞭子一样甩动,形变显而易见


即便是较为粗壮的棍子,在强风中的高楼也会出现微微晃动的情况,更不用说长达几十公里的棍子了。当物体受到外力作用时,不仅会产生形变,还会产生机械应力。这种机械应力会试图使物体恢复到变形前的状态。

对于一根长达几十公里的棍子来说,在机械应力的作用下,它必然会发生断裂因此,想要挥动这样一根超长的棍子,在现实中是完全不可能的事情

也许有人会想,那假设存在绝对刚体,是否就能超越光速呢?答案依然是否定的。物体的运动并非我们想象的那样瞬间完成,力的传播是需要时间的。

在我们的日常生活中,当我们拉动一根棍子时,可能会误以为棍子的所有部分都是同时运动的,但实际情况并非如此。当我们对棍子施加力时,受力的局部会首先获得加速度并开始运动,同时会在内部产生一道机械波。


只有当这道机械波传播到某个位置时,该位置才会开始运动。以橡皮绳为例,当我们拉动它时,其任何部分都是先发生变形,然后才开始运动。

其他任何物体也是如此,力需要在物体内部进行传播,只不过这种传播的时间非常短暂,以至于我们在日常生活中很难察觉到

力的传播速度与物体的密度有关,并且不会超过音速。例如,在木棍中,力的传播速度仅为每秒500米,而在铁棍中则可以达到每秒5000米

即便如此,作为一种机械波,力的传播速度始终无法超越音速。假设我们手中有一根长达几十公里的铁棍,若以每秒5000米的速度传递力,那么力到达另一端所需要的时间将会是非常漫长的。

从现实中物体的特性以及物体运动和力的传播原理来看,挥动长棍以超越光速的设想显然是不切实际的。我们应当尊重科学理论,认识到光速作为宇宙速度上限的不可超越性。

接下来,我们进一步探讨一下绝对刚体与机械波传导的关系。绝对刚体是一种理想化的概念,在现实世界中是不存在的

从物理学的角度来讲,机械波的传导需要物体具备一定的弹性和形变能力,而绝对刚体恰恰不具备这些特性。所以,绝对刚体是无法传导机械波的。


当我们思考超越光速的问题时,就会发现这与绝对刚体的特性存在关联因为如果想要实现超光速,就需要在瞬间将力传递到物体的各个部分,这就相当于要求物体是绝对刚体

然而,正如我们前面所提到的,这是不可能实现的

此外,根据狭义相对论,要使物体达到超光速,需要无穷大的能量。这种能量需求是极其巨大的,在现实中根本无法满足

当物体的速度接近光速时,根据爱因斯坦的质能方程,物体的质量会急剧增加。此时,要使物体进一步加速,就需要越来越多的能量。


当速度达到光速时,所需的能量将变为无穷大这从理论上明确地说明了光速是不可超越的爱因斯坦通过艰苦的研究和复杂的理论推导,得出了一系列关于相对论的重要结论,其中就包括光速不可超越这一观点。这些结论并非凭空想象而来,而是建立在严密的数学推理和实验验证的基础之上。

想要推翻这些结论,几乎是不可能的事情。这不仅是因为这些结论在理论上的严密性,还因为它们在大量的实验和观测中都得到了验证。


例如,在粒子加速器中的实验结果都与相对论的预测相符,这进一步证明了爱因斯坦结论的正确性总之,爱因斯坦的理论是现代物理学的重要基石之一,其正确性和重要性是不容置疑的

来源:濮达咨询一点号

相关推荐