對(duì)于光速無(wú)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(zhǎng)達(dá)30萬(wàn)公里鐵棍一端沿一個(gè)固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn),每秒只需旋轉(zhuǎn)1周,不考慮棍子斷裂等因素,根據(jù)圓周長(zhǎng)公式L=2πr計(jì)算得出,棍子末端線速度不就達(dá)到每秒188.4萬(wàn)公里嗎,是真空光速6.28倍。
如果物體速度真能達(dá)到6.28倍光速,肯定是令人興奮的,繼續(xù)按這種想法算下去,只要物體長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)無(wú)限長(zhǎng),比如1光年長(zhǎng),只要一端沿一個(gè)點(diǎn)做圓周運(yùn)行,不管角速度有多慢,末端線速度就會(huì)超過(guò)真空光速,如此一來(lái),超越光速實(shí)在是太簡(jiǎn)單了。
事實(shí)真是這樣嗎?當(dāng)你知道兩個(gè)物理知識(shí)后,肯定不會(huì)再這么想了,因?yàn)樵趯?shí)際中,這是永遠(yuǎn)不可能的,第一個(gè)知識(shí)是力在物體中傳播速度,第二知識(shí)點(diǎn)是愛(ài)因斯坦提出的光速無(wú)法超越理論。
力傳播速度
雖然日常生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們,將一根長(zhǎng)棍一端向前拉動(dòng)時(shí),棍子末端也會(huì)同步向前移動(dòng),但以科學(xué)角度來(lái)看,兩端移動(dòng)速度并不同步,這是因?yàn)榱墓髯右欢藗鞑サ搅硪欢诵枰獣r(shí)間,只不過(guò)傳播時(shí)間極短,我們根本覺(jué)察不出來(lái),這才讓我們誤認(rèn)為棍子兩端是同步進(jìn)行。
那么力在物體中傳播速度究竟有多快?實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在物體中,力和聲音傳播速度一致,在不同物質(zhì)中,力傳播速度也會(huì)千差萬(wàn)別,比如在木棍和鐵棍中,力傳播速度差距離極大,在木棍中,力傳播速度只有每秒500米,但在鐵棍中,力傳播速度約每秒5000米,速度快了整整9倍。
如果不考慮其它因素,一根5000米長(zhǎng)木棍一端被拖動(dòng)時(shí),末端將在10秒后才會(huì)移動(dòng),而一根5000米長(zhǎng)鐵棍一端被拖動(dòng)時(shí),末端只需1秒后就移動(dòng)了。如果棍子長(zhǎng)度短于2米,無(wú)論是鐵棍還是木棍,力傳播時(shí)間極短,沒(méi)人能感覺(jué)得出來(lái)。
30萬(wàn)公里長(zhǎng)巨大鐵棍一端沿固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),按每秒5000米速度,力到末端時(shí)間需要60000秒,約等于16.66小時(shí),也就是說(shuō)我們將鐵棍一端用力移動(dòng)時(shí),末端需要16.66小時(shí)后才會(huì)移動(dòng)。
光速無(wú)法超越
力在物體中的傳播速度只能表明物體每一個(gè)部位移動(dòng)并不同步,但還是沒(méi)有表明物體永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)光速原理,但在1905年,愛(ài)因斯坦提出了光速無(wú)法越超理論,也就是說(shuō)無(wú)論你怎么去假設(shè),實(shí)際上一切物體運(yùn)動(dòng)速度不可能超過(guò)光速。
在大型強(qiáng)子對(duì)撞器中,無(wú)論給粒子施加多大能量,它們的飛行速度始終無(wú)法超越光速,最多就是接近光速。多次科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明了一個(gè)無(wú)法超越的事實(shí),當(dāng)前沒(méi)有什么物體速度能夠比真空光速更快,不管科學(xué)家怎么努力,速度最多只能接近光速,但始終沒(méi)辦法超越。
光速似乎是一切速度的上限,就像絕對(duì)零度273.15攝氏度一樣,沒(méi)有比這更低溫度。所以當(dāng)30萬(wàn)公里長(zhǎng)巨大鐵棍在作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),無(wú)論你在一端施加多大力,另一端線速度不可能超過(guò)光速,最多就是接近光速,當(dāng)另一端線速度接近光速時(shí),角速度自然就會(huì)被限制。
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