假如有一根38萬公裡的長杆,旋轉一圈,那麼另一頭就超光速了?

2020-12-04 科學探索家

這個問題屬於相對論科普問題中的元老級別了,先說結論,長杆的任意一部分都不可能超過光速,甚至連達到光速都是不可能的。

理論上,以長杆為半徑做圓周運動,邊緣的線速度等於角速度與半徑之乘積,這也就意味著不管角速度由多小,只要長杆的長度足夠長,那麼邊緣線速度的大小都能趨向於無窮。像題目中說的那樣,長杆的長度是38萬千米(這不就是月地平均距離嗎),只要我們輕輕一揮長杆,那麼長杆的另一端線速度就很容易超光速了(大於每秒30萬公裡)

然而這可能嗎?

很明顯,這是明顯違背物理定律的事情,在狹義相對論中,物質的速度被規定不能超越光速,只有那些靜止質量為零的物質才能以光速移動,否則就將違背因果律。

在狹義相對論中,有一條質量隨速度變化的推論,它告訴我們如果一個物體的速度無限接近光速,那麼物質的質量將會無窮盡的增大,顯而易見的是,質量無窮的物體將需要無窮多的動力進一步加速,那麼這無窮盡的動力哪來呢?沒有地方來。

所以說不論你多麼長的長杆,任何部分都不能超光速,如果強行揮動的話,結局只有一個:長杆斷裂解體。

相關焦點

  • 30萬公裡長棍子沿固定點旋轉,每秒1周,棍子末端能超光速嗎?
    對於光速無法超越理論,相信有不少人一定不服,假想一下,如果將一根長達30萬公裡鐵棍一端沿一個固定點旋轉,每秒只需旋轉1周,不考慮棍子斷裂等因素,根據圓周長公式L=2πr計算得出,棍子末端線速度不就達到每秒188.4萬公裡嗎,是真空光速6.28倍。
  • 假如一根足夠長的棍子做圓周運動,它的線速度會超過光速嗎?
    各種不同的方法試圖超越光速,但事實往往是令人失望的,儘管一根足夠長的棍子旋轉後末端速度會非常迷惑人,但它的本質是改變不了的,他有兩個無法逾越的坎!!旋轉一根杆子無論以多長的直徑與多高的旋轉速度,它都無法違背物理定律,這裡有兩個最關鍵的因素:一、這世上不存在完全剛性的物體,剛體是物理學上為了簡化問題而假設存在的一種理想物體,但現實中是不存在的,因此當這根棍子的速度越來越高
  • 如果有一根一光年長的棍子,推動一端另一端馬上動,超光速了嗎?
    網絡上經常會有類似這樣的假設,總是以各種假設試圖完成超光速。不過類似這樣的假設確實一廂情願了,完全建立在個人主觀臆斷的想像基礎上得出的結論,其實還是以絕對時空觀的思維來思考問題,或者說總是以狹小空間裡的感受去思考浩瀚宇宙,當然不會有正確的答案。在我們日常生活裡,一根棍子通常不會太長,一般很難找到超過10米長的棍子,日常經驗告訴我們,推動棍子的一端,另一端馬上就會動。
  • 如果時鐘的秒針足夠長,經過1秒後,秒針末端會超光速嗎?
    想像一下,如果一個時鐘的秒針特別長,那麼,經過1秒之後,秒針的末端會超過光速嗎?畢竟,半徑越大,線速度越大,只要半徑足夠大,線速度豈不是就能超光速了?在秒針旋轉過程中,秒針各處的角速度(ω)是相等的,而線速度(v)會隨著半徑(r)的增大而變快,具體公式如下:v=rω秒針一秒,相當於轉過一圈的1/60,其轉速(n)為1/60 r/s,所以秒針的角速度ω=2πn=π/30 rad/s(或者也可以用角速度和周期T的關係ω=2π/T來求解
  • 假如一根棍子足夠長,那麼當它擺動時端點能不能超越光速?
    在網上看到了一個有趣的問題:有一根棍子橫跨地球和月球,那麼在地球上懟一下棍子,在月球上就馬上能夠收到這個信號,那麼信息的傳遞速度不就超越了光速了嗎?但轉念一想,這樣一來,愛因斯坦的廣義相對論不久失效了嗎!光速這個極限就這麼被輕易的超越了?其實並不是。
  • 世界上速度最快的東西,竟然能超光速十倍?
    這點和相對論並不矛盾,相對論限制的是物體在空間中的運動速度,並不包括空間自身膨脹,就像你在馬路上行走,你的速度可能只有1米/秒,但馬路要是以光速在膨脹的話,bia的一聲,你就超光速了,只是要注意,不要扯著蛋了 。那麼宇宙中究竟有沒有實際存在的物體,其運動速度超過光速的呢?
  • 30萬公裡每秒的光速令科學家「失望」,原因竟然是它太「慢」了
    地球作為我們唯一的生存家園,它是一個很大很大的世界,佔居地球表面積百分之三十的陸地,就足以承載數百萬個物種以及38億年的生命史了。這樣的地球周長4萬公裡,是遙不可及的大,但是光卻可以一秒鐘繞地球七圈半了,這樣的速度更是我們無法想像的。
  • 30萬公裡每秒的光速令科學家「失望」,原因竟然是它太「慢」了
    地球作為我們唯一的生存家園,它是一個很大很大的世界,佔居地球表面積百分之三十的陸地,就足以承載數百萬個物種以及38億年的生命史了。這樣的地球周長4萬公裡,是遙不可及的大,但是光卻可以一秒鐘繞地球七圈半了,這樣的速度更是我們無法想像的。
  • 如果有一個足夠長的棍子,轉一周,另一頭可不可以達到光速?
    哈哈,這種問題可謂是關於相對論的長壽問題,類似的問題還有「一根極長的棍子,推動一端,另一端也會立即移動,這不超光速了嗎?;一個半徑無限大的轉盤,有的部分不就超光速了?」等等,我估計再過二十年依舊會有不少人提問。
  • 光速每秒繞地球7.5圈,中子星一秒可轉700圈,它超光速了?
    引言:在第一個科學家提出了光速是無法超越的速度之後,很多科學家都試圖在地球和太空中找到一種能夠打破該理論的速度。然而科學家們探索了幾十年,至今仍然未發現一種速度能夠超光速。中子星每秒鐘可轉700圈,它會超光速嗎?
  • 是真空光速19倍,1秒570萬公裡?類星體中的超光速現象實際是錯覺
    光,我們每天都有接觸到,沒有光子人類眼睛就看不到任何東西,如同瞎子一般,然而光卻是世界上最讓人難以理解的物質,不僅具有波粒二象性,而且光速還是一個不變常數,每秒299792.458公裡,無論你處在何種狀態中,所看到的光速不變。
  • 光速旋轉木馬上的人時間會靜止嗎?
    如果旋轉木馬在旋轉,以至於旋轉木馬的外緣以接近光速的速度移動,那麼旋轉木馬上的人的時間似乎會變慢。當乘坐旋轉木馬的人向外看著旋轉著的世界時,日子會過得很快。所以旋轉木馬上的人比不在旋轉木馬上的人衰老得很慢。
  • 是真空光速19倍,1秒570萬公裡?類星體超光速現象實際只是錯覺
    天啦,這是一種多快的速度啊,我們知道真空光速約每秒30萬公裡,也就是說3C 279內部電波源分離速度達到每秒570萬公裡,要知道在現代物理學中,這種速度是不可能達到的,那麼類星體中物質19倍超光速現象是怎麼回事呢?是否意味人類已經突破了愛因斯坦理論。
  • 一個長30萬公裡的棍子,只要一端拉動它,瞬間就超過了光速?
    愛因斯坦在相對論中說到:「任何物體的速度都不會超過光速。自然界中,光速達到30萬公裡每秒的速度,這樣的速度確實很難被超越。」但是,有一個悖論:「如果一個長30萬公裡的棍子,在一邊拉動它,物體速度不就超過了光速嗎?」
  • 光速那麼快,是怎麼測量出來的?
    【每日科技網】  前言簡述  光速真的是被物理學偏愛的東西,現在從資料中知道光速大約30公裡每秒,我們知道這個數字很大,但是具體大到什麼程度?我們可能不了解,生活中接觸最多的高速也就是飛機和高鐵了。
  • 假如有個人站在地球的北極點上,他會感覺到自己是在原地旋轉嗎?
    由於地球是一個球體,它有規律的自轉就會存在著一根被稱為「地球自轉軸」的軸線,人們根據這一現象,將地球自轉軸與地面交匯的兩個點,稱為地球的「極點」,其中北半球的極點被稱為「北極點」,相應的另一個極點被稱為「南極點」。
  • 如果時鐘的秒針特別長,只要轉1秒,末端是不是超光速了?
    通過生活中仔細的觀察和自己的親身體會,在夾雜一些學來的線速度、角速度和半徑之間的關係,我們就能很容易的得出,只要半徑足夠長,就算是轉動很小的角度,末端就會超光速。理論上確實是這樣,因為線速度等於角速度乘以半徑,但是這樣的事情在現實宇宙中是不會發生的。它只能存在於我們的思想實驗中。
  • 光速為何是30萬公裡每秒?到底是什麼限制了光速?
    因為無論光速是30萬還是35萬,都還是可以繼續問,為啥不是40萬公裡云云。此外,還有一個注意事項,公裡有多長也只是一個人為規定,如果換一種規定,光速的數字可能更大也可能更小,比如在歐美國家常用的英制單位,英裡。1英裡=1.6公裡左右,如果用英裡來表示光速那就連30萬都沒有了,大概只有 186,282英裡/秒。所以,核心問題不是光速有多快,而是為什麼它不是無限快?
  • 宇宙最大星球,用光速繞它一圈,需要多少年?
    也許我們生長在地球上,覺得地球真的是太大了,可是當我們知道宇宙中的大星球的時候,我們真的是井底之蛙了,宇宙最大星球,用光速繞它一圈,需要多少年?真的太震撼了。預測大犬座VY CMa 的直徑大約是1800-2100倍太陽半徑。
  • 濟南5個月整治杆線約1.7萬公裡,相當於156圈繞城高速
    這源於濟南的杆線專項整治行動,今年3月至今,濟南整治「空中蛛網」16894公裡,相當於188條經十路,156圈繞城高速,城市逐漸露出「最美天際線」。  舜玉北區杆線要入地,67根管道已運進小區  花園路與辛甸中街交會口,寬闊的道路兩側,左邊是新居民樓,右邊是商場,中間一排綠樹。