如果时钟的秒针特别长,只要转1秒,末端是不是超光速了?


如果时钟的秒针特别长,只要转1秒,末端是不是超光速了?


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【如果时钟的秒针特别长,只要转1秒,末端是不是超光速了?】
如果时钟的秒针特别长,只要转1秒,末端是不是超光速了?


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如果时钟的秒针特别长,只要转1秒,末端是不是超光速了?


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 。

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