30万公里长棍子沿固定点旋转,棍子末端能超光速吗?对于光速无法超越理论,相信有不少人一定不服,假想一下,如果将一根长达30万公里...
30万公里长棍子沿固定点旋转,棍子末端能超光速吗?
对于光速无法超越理论,相信有不少人一定不服,假想一下,如果将一根长达30万公里铁棍一端沿一个固定点旋转,每秒只需旋转1周,不考虑棍子断裂等因素,根据圆周长公式L=2πr计算得出,棍子末端线速度不就达到每秒188.4万公里吗,是真空光速6.28倍。
如果物体速度真能达到6.28倍光速,肯定是令人兴奋的,继续按这种想法算下去,只要物体长度足够长无限长,比如1光年长,只要一端沿一个点做圆周运行,不管角速度有多慢,末端线速度就会超过真空光速,如此一来,超越光速实在是太简单了。
事实真是这样吗?当你知道两个物理知识后,肯定不会再这么想了,因为在实际中,这是永远不可能的,第一个知识是力在物体中传播速度,第二知识点是爱因斯坦提出的光速无法超越理论。
力传播速度
虽然日常生活经验告诉我们,将一根长棍一端向前拉动时,棍子末端也会同步向前移动,但以科学角度来看,两端移动速度并不同步,这是因为力从棍子一端传播到另一端需要时间,只不过传播时间极短,我们根本觉察不出来,这才让我们误认为棍子两端是同步进行。
那么力在物体中传播速度究竟有多快?实验结果表明,在物体中,力和声音传播速度一致,在不同物质中,力传播速度也会千差万别,比如在木棍和铁棍中,力传播速度差距离极大,在木棍中,力传播速度只有每秒500米,但在铁棍中,力传播速度约每秒5000米,速度快了整整9倍。
如果不考虑其它因素,一根5000米长木棍一端被拖动时,末端将在10秒后才会移动,而一根5000米长铁棍一端被拖动时,末端只需1秒后就移动了。如果棍子长度短于2米,无论是铁棍还是木棍,力传播时间极短,没人能感觉得出来。
30万公里长巨大铁棍一端沿固定点做圆周运动时,按每秒5000米速度,力到末端时间需要60000秒,约等于16.66小时,也就是说我们将铁棍一端用力移动时,末端需要16.66小时后才会移动。
光速无法超越
力在物体中的传播速度只能表明物体每一个部位移动并不同步,但还是没有表明物体永远不会超过光速原理,但在1905年,爱因斯坦提出了光速无法越超理论,也就是说无论你怎么去假设,实际上一切物体运动速度不可能超过光速。
在大型强子对撞器中,无论给粒子施加多大能量,它们的飞行速度始终无法超越光速,最多就是接近光速。多次科学实验证明了一个无法超越的事实,当前没有什么物体速度能够比真空光速更快,不管科学家怎么努力,速度最多只能接近光速,但始终没办法超越。
光速似乎是一切速度的上限,就像绝对零度273.15摄氏度一样,没有比这更低温度。所以当30万公里长巨大铁棍在作圆周运动时,无论你在一端施加多大力,另一端线速度不可能超过光速,最多就是接近光速,当另一端线速度接近光速时,角速度自然就会被限制。
况且在实际中,30万公里长巨大铁棍还要考虑其它问题,变形问题,力传输衰减问题,因此无论我们怎么做都是徒劳无功,物体速度不可能超越光速,或许光速将是宇宙终极速度。
奇怪了吧,为什么我的回答和你的问题完全不是一回事。
例子,当你打开激光笔的时候,光因子以光速飞行,激光笔可以比喻成一根棍子,你能看到光束是因为无数光因子以光速飞行形成的视觉残影。
当你把激光笔绑在这根神奇的棍子上时甩动激光笔的时候,机器监测到,光束有断开的痕迹时,说明第二个光因子因为第一个光因子超光速而跟不上,超光速才能实现。
棍子考虑到是超刚体、无视阻力、无视质量,但本质也不会改变,介质无法达到光速,就连光因子在光速的运动下,你都无法在原有的光速速度下通过杠杆原理把光因子超远光速,更何况是一根本来就没速度运动的棍子。
通过转动光源,是否可以使光斑移动速度超过光速?
先说结论:通过转动光源可以让光斑(光线)的移动速度超过光速,但是这毫无意义。光源射出的光线虽然在视觉上是一道,但它仍是一粒粒光子所组成,并非整体。这个问题在我小时候把手电指向夜空也曾想过,我甚至想到,如果有一个足够长的杠杆,如果撬动一端,另一端的速度是否可以超过光速呢,同样是不可能,因为杠杆太长,也会在自身的重力折断。下面详细阐述一下。
在中学时期的物理课本上其实就讲过光的本质是光子,我们看到的各种激光一样的轨迹终究不过是无数光子的集合组成,每个光子都以光速向前射出,就算转动光源,在很远的地方有一道墙能看到光斑,光斑的移动速度确实能超过光速,但是光斑本身就是一个个光子打在上面形成的,不能说它是一个超光速的物体。
比如军事上应用的近防炮,虽然射出的炮弹看起来像一道弯曲的光柱,但那是炮弹射速快,每一颗炮弹之间实际上互相独立,毫无干扰。更通俗地一点说,拿机枪在墙上打一排弹孔,不能说弹孔有速度,
虽然爱因斯坦相对论中提出,任何物体的速度都不能超过光速,但这是指物体或者信息的传播速度不能超过光速,视觉上看到的光柱不过是种假象。并非什么物质或者信息。所以当光斑移速超过了光速时,光子从光源到墙上的速度仍旧没有发生变化,只是光子到达的地方发生了变化。
话说回来,相对论一直就摆在那里已经被证实是正确的,客观物理规律是贴一样的现实,光斑移动速度即使超过光速,人类也不能利用它的特性让物质或者信息的传递速度突破物理定律,讨论它没有现实意义。
杠杆能超越光速吗 我要打破爱因斯坦
你的假设有很多前提,其中最重要的是:你假设齿轮不会变形。
但是,当转速够快的时候,齿轮会被扭曲成像银河系那种形状,就是个圣代麦旋风那种形状,这个时候,根本无法保证他的边缘的角速度跟中心的角速度是一样的。
所以,这个时候,即使他的中心角速度是足够的,也不能保证边缘达到光速。
在高速状态下(就是光速量阶的速度),任何材料,任何结构,都脆弱的跟一条纺织用的毛线差不多。比如,现在给你一根10米长的毛线,和一个转速足够快的马达,把线的一段系在马达上,你能让另一端达到超音速吗?不可能的!!!
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