一般这种想要超光速,揭爱因斯坦棺材板的问题,最后的结果都是失望而归。当然这个特长秒针也一样。
生活中我们看到时钟的秒针一秒一秒的转动,没有发现这个末端和原点处有任何的延迟现象,我们认为这两个点是同步的。
小时候你爹拿木棍抽你屁股的时候,你看到你爹举手的那一刻,瞬间屁股就能感受到火辣辣的阵痛,这说明你爹抡木棍的时候,木棍末端貌似也没有延迟。
通过生活中仔细的观察和自己的亲身体会,在夹杂一些学来的线速度、角速度和半径之间的关系,我们就能很容易的得出,只要半径足够长,就算是转动很小的角度,末端就会超光速。
理论上确实是这样,因为线速度等于角速度乘以半径,但是这样的事情在现实宇宙中是不会发生的。它只能存在于我们的思想实验中。
因为在现实世界中,没有绝对的刚体,也就是没有完全不会变形的材料。
我们之所以看不到秒针和你爹手里的木棍变形,出现延迟,是因为相对于它们的材质硬度来说,它们实在是太短了,我们的感官也无法分辨出它们在受力的时候出现变形,所以可以忽略不计。
我们知道现实世界中的任何材料,都有由原子组成的,在受到力以后会发生弹性变形,并且以变形的方式向外传递力。
以秒针来说,它是由原子堆积起来的长条物体,当中心部分的受力发生旋转的时候,中心部分的原子会首先感受到这个力,并发生变形,然后将这种(变形)力迅速的传递到末端。
最关键的问题是这个力的传递速度有多快?其实这个力的传递速度相当于声音在这个材质中的传播速度,没错,就是这个材质中的声速。
因此,就算我们有特别长的秒针,当中心点(不考虑能量的问题)开始旋转的时候,这个力会以声速向外传播,相比于光速来说这个速度简直不值一提。
最后的结果就是,特长的秒针被一点一点的带动,最后形成了一个螺旋线。并且整个秒针会向回收缩,并不会超光速。
为什么这种变形(力)会以声音的速度传播呢?假如我们用手指推动一个长杆,首先推动的是起点的这一排原子,这排原子在受到电磁力以后,就会发生向前的位移,去挤占下一排原子的空间,这个时候材料就发生变形。
虽然第一排原子和第二排原子之间是电磁力(光速)在作用,但是第二排原子在发生位移的时候并不是以光速前进,而是以机械波(纵波)的形式向前移动。这个移动的速度就是声速。
这里再举个例子,假如你在排队买奶茶,站在最后的你有些不耐烦了,就使劲推了一下前面的人,虽然这个作用力也是电磁力在发挥作用,但是前面的人并不会被你以光速推出去。
而是会以很低的速度向前位移,并且会撞到下一个人...直到第一排人。这就类似于你推第一排的原子一样。
声音其实就是物质发生震动产生的,并且以纵波的形式(变形)在材料中传递,这其实跟你推物体、或者是敲击物体是一样。所以它们的传递速度是一样。
这样也就解决了另外一个问题,也是我们常问的一个问题。拿一根长杆,架在地球和月球之间,如果我们在地球上推动一些长杆,那么在月球上是不是就能立刻感觉到。
同样的道理,并不会。如果这个杆是由铝做成的,那么这个力的传递速度只有5000m/s,远远低于光速。
有些同学就要问了,如果是刚体呢?它其实也不会超光速,最多为光速,因为就算原子不发生位移,材料不变性,原子之间传递力也是以光速在进行,而不会发生超光速现象。
不过,需要知道的是,刚体只是我们在处理物理问题的时候,为了避免不必要的麻烦,或者是有利于计算而提出的一种假设。
在现实中没有实际意义。毕竟我们的脑子可以假设任何东西,并不会对物理世界产生任何影响。我还可以想象lisa是我女朋友,不过产生不了实际的作用....