假设有一根长达一万光年的棍子,此时推动其中一端,那另一端的人会立刻感觉到这根棒子在移动吗?这种会是超光速现象吗?
毫无疑问,这是一个思想实验。思想实验也是物理学中一项重要的实验,量子力学的发展与完善以及广义相对论的问世,都离不开构思巧妙的思想实验。不过,题目所说的这个思想实验太牵强了,且忽视了基本的科学规律,故不能成为真正意义上的思想实验,只是形式上的而已。
示意图
长达一万光年的棍子,无论它是木棍还是塑料棍,都无法以棍子形式存在,因为一万光年太长,这就使得棍子具有了无法想象的庞大质量,因此在引力作用下,必然会坍缩成为巨大的黑洞。当然了,既然是形式上的思想实验,能不能存在且先不去管它,我们假设它能够存在,再来讨论下面的问题。
推动棍子的一端,这说明向棍子施加了力的作用,力是使物体形变或获得加速度的外部因素,而力在棍子中的传播速度取决于棍子的密度,如果它是由木头制成的棍子,那么力在棍子中的传播速度小于1000m/s,如果是由钢材制成的棍子,传播的速度一般在5000m/s左右。可见这速度对于一万光年的距离来说是极其缓慢的,简直慢得像蜗牛。
超光速
从另一方面来说,力在这种棍子间传播,本质上是电磁力的作用,而电磁力的传播极限就是光速。所以题目所说的这种“可能超光速”的现象是不存在的。在宇宙中,任何物体的运动速度都不会达到光速,更不可能超过光速,光速只有那些没有静止质量的粒子才可以达到,比如光子,一切有静质量的物体都不可能达到光速。
文/科学船坞