一光年长的杆子用来通信（比如推拉），信息传输速度能否超过光速?
这是一个非常有趣且经典的问题，涉及到狭义相对论的核心概念。咱们不妨就以一个“一光年长的杆子”为例，来聊聊这个杆子能不能帮咱们实现超光速通信。
首先，我们要明确什么是“一光年”。一光年并不是时间单位，而是长度单位，它指的是光在一年时间里传播的距离。光速，也就是我们通常说的每秒约30万公里，是宇宙中信息传递的最高速度。狭义相对论告诉我们，任何携带信息或者物质的物体，其速度都不能超过光速。
现在，我们有这么一根长达一光年的杆子，而且我们想用它来传递信息，比如通过“推”或者“拉”的方式。想象一下，你在这根杆子的一端，想要告诉远在另一端的人一个消息。
理论上的推拉动作：
1. 你推杆子的一端： 当你用力推杆子的一端时，你会对杆子施加一个力。这个力会通过杆子内部的分子相互作用传递下去。
2. 信息的传递： 这种相互作用，就像多米诺骨牌一样，一个分子推另一个分子，层层传递。然而，这里的关键在于，“推”这个动作本身，信息的传递速度，也受到物理定律的限制。
为什么这会受光速限制？
这里涉及到“因果律”和“相对论效应”。
因果律： 任何事件的发生都必须有其原因，并且原因总是先于结果。如果你能通过杆子瞬间（或者超光速）传递一个“推”的指令，那么远端的人就能在他们收到信息之前就做出反应。这打破了我们所理解的因果关系，因为信息（推的指令）是从你的推开始，但却在它实际传播的物理过程中，先于那个过程到达了目的地。
相对论效应： 即使我们不考虑“推”的动作有多么完美，只考虑它在杆子内部的传递速度。即使杆子是用最坚硬、最完美的材料制成的，其内部的分子间相互作用，最终的传递速度也是受到原子和分子本身振动速度的限制。而这些振动的速度，归根结底，也受到光速的制约。
想想看，当你推杆子时，你是想让它的某个部分移动。但是，当你的手指接触到杆子时，你施加的力会引起杆子内部原子的形变和振动。这种振动是以波的形式传播的。在任何固体材料中，声波（也就是机械波）的传播速度，虽然比空气中快很多，但仍然远低于光速。即使是最坚硬的材料，比如金刚石，其内部的声波传播速度也只能达到每秒约12公里，这和光速（每秒30万公里）比起来，简直是九牛一毛。
一个更直观的思考：
想象一下，你想让杆子另一端的人知道“现在是下午三点”。
如果杆子能超光速通信： 你在那一端推一下杆子。杆子另一端的人立刻“知道”你推了（或者说，杆子另一端也立刻被推了）。然后，他们就可以根据你这个“推”的信号来判断时间。
现实情况： 当你推杆子的一端时，这个“推”的力，经过一系列的分子碰撞和相互作用，最终会到达杆子的另一端，让它也发生移动。但这个过程需要时间。杆子多长，这个“推”的信号就需要多长时间才能传播过去。对于一根一光年长的杆子，即使它的传递速度非常快（比如接近声速），信息也需要至少一年的时间才能到达另一端。
为什么“一光年”这个长度很关键？
“一光年”这个长度，恰恰是我们用来衡量光传播距离的单位。这意味着，如果我们要用一个物理过程来传递信息，而这个过程的速度又不能超过光速，那么它传输一光年的距离，至少需要花费一年的时间。
那么，有没有什么“技巧”能绕过光速限制呢？
在某些科幻作品中，可能会出现一些“虫洞”或者“量子纠缠”之类的概念，据说可以实现超光速通信。
量子纠缠： 量子纠缠是一种非常奇特的现象。当两个粒子处于纠缠态时，无论它们相距多远，测量其中一个粒子的状态，另一个粒子的状态会瞬间确定。这看起来像是一种超光速的信息传递。但实际上，量子纠缠并不能用来传递“有用的信息”。 你无法控制测量哪个状态，也无法通过它来编码和解码信息。举个例子，你无法利用它来告诉远方的人“1”或“0”。它传递的是一种“相关性”或“状态的瞬时确定”，而不是你想要发送的明确信息。
虫洞： 虫洞是理论上存在的时空“捷径”，可以连接宇宙中遥远的两点。如果虫洞真的存在并且稳定，理论上可以用来进行超光速旅行或通信。但目前，虫洞仍然是理论上的概念，我们没有任何证据表明它们存在，更不用说稳定地用于通信了。
结论：
所以，回到我们这根“一光年长的杆子”上，通过推拉的方式来传递信息，是绝对无法超过光速的。 任何机械力的传递，最终都受制于材料内部的分子相互作用速度，而这个速度的上限，就是光速。杆子一端发生的“推”这个事件，其影响需要时间才能传播到另一端，这个传播速度不会超过光速。
即使你用尽全身力气推，那个“推”的信息，需要的时间来穿越这一光年的距离，将和你观测光从杆子一端传播到另一端所需的时间一样长，甚至更慢。因此，这根杆子只能作为一种非常慢的通信工具，用它来通信，信息速度依然被牢牢地限定在光速之下。
首先，我们要明确什么是“一光年”。一光年并不是时间单位，而是长度单位，它指的是光在一年时间里传播的距离。光速，也就是我们通常说的每秒约30万公里，是宇宙中信息传递的最高速度。狭义相对论告诉我们，任何携带信息或者物质的物体，其速度都不能超过光速。
现在，我们有这么一根长达一光年的杆子，而且我们想用它来传递信息，比如通过“推”或者“拉”的方式。想象一下，你在这根杆子的一端，想要告诉远在另一端的人一个消息。
理论上的推拉动作：
1. 你推杆子的一端： 当你用力推杆子的一端时，你会对杆子施加一个力。这个力会通过杆子内部的分子相互作用传递下去。
2. 信息的传递： 这种相互作用，就像多米诺骨牌一样，一个分子推另一个分子，层层传递。然而，这里的关键在于，“推”这个动作本身，信息的传递速度，也受到物理定律的限制。
为什么这会受光速限制？
这里涉及到“因果律”和“相对论效应”。
因果律： 任何事件的发生都必须有其原因，并且原因总是先于结果。如果你能通过杆子瞬间（或者超光速）传递一个“推”的指令，那么远端的人就能在他们收到信息之前就做出反应。这打破了我们所理解的因果关系，因为信息（推的指令）是从你的推开始，但却在它实际传播的物理过程中，先于那个过程到达了目的地。
相对论效应： 即使我们不考虑“推”的动作有多么完美，只考虑它在杆子内部的传递速度。即使杆子是用最坚硬、最完美的材料制成的，其内部的分子间相互作用，最终的传递速度也是受到原子和分子本身振动速度的限制。而这些振动的速度，归根结底，也受到光速的制约。
想想看，当你推杆子时，你是想让它的某个部分移动。但是，当你的手指接触到杆子时，你施加的力会引起杆子内部原子的形变和振动。这种振动是以波的形式传播的。在任何固体材料中，声波（也就是机械波）的传播速度，虽然比空气中快很多，但仍然远低于光速。即使是最坚硬的材料，比如金刚石，其内部的声波传播速度也只能达到每秒约12公里，这和光速（每秒30万公里）比起来，简直是九牛一毛。
一个更直观的思考：
想象一下，你想让杆子另一端的人知道“现在是下午三点”。
如果杆子能超光速通信： 你在那一端推一下杆子。杆子另一端的人立刻“知道”你推了（或者说，杆子另一端也立刻被推了）。然后，他们就可以根据你这个“推”的信号来判断时间。
现实情况： 当你推杆子的一端时，这个“推”的力，经过一系列的分子碰撞和相互作用，最终会到达杆子的另一端，让它也发生移动。但这个过程需要时间。杆子多长，这个“推”的信号就需要多长时间才能传播过去。对于一根一光年长的杆子，即使它的传递速度非常快（比如接近声速），信息也需要至少一年的时间才能到达另一端。
为什么“一光年”这个长度很关键？
“一光年”这个长度，恰恰是我们用来衡量光传播距离的单位。这意味着，如果我们要用一个物理过程来传递信息，而这个过程的速度又不能超过光速，那么它传输一光年的距离，至少需要花费一年的时间。
那么，有没有什么“技巧”能绕过光速限制呢？
在某些科幻作品中，可能会出现一些“虫洞”或者“量子纠缠”之类的概念，据说可以实现超光速通信。
量子纠缠： 量子纠缠是一种非常奇特的现象。当两个粒子处于纠缠态时，无论它们相距多远，测量其中一个粒子的状态，另一个粒子的状态会瞬间确定。这看起来像是一种超光速的信息传递。但实际上，量子纠缠并不能用来传递“有用的信息”。 你无法控制测量哪个状态，也无法通过它来编码和解码信息。举个例子，你无法利用它来告诉远方的人“1”或“0”。它传递的是一种“相关性”或“状态的瞬时确定”，而不是你想要发送的明确信息。
虫洞： 虫洞是理论上存在的时空“捷径”，可以连接宇宙中遥远的两点。如果虫洞真的存在并且稳定，理论上可以用来进行超光速旅行或通信。但目前，虫洞仍然是理论上的概念，我们没有任何证据表明它们存在，更不用说稳定地用于通信了。
结论：
所以，回到我们这根“一光年长的杆子”上，通过推拉的方式来传递信息，是绝对无法超过光速的。 任何机械力的传递，最终都受制于材料内部的分子相互作用速度，而这个速度的上限，就是光速。杆子一端发生的“推”这个事件，其影响需要时间才能传播到另一端，这个传播速度不会超过光速。
即使你用尽全身力气推，那个“推”的信息，需要的时间来穿越这一光年的距离，将和你观测光从杆子一端传播到另一端所需的时间一样长，甚至更慢。因此，这根杆子只能作为一种非常慢的通信工具，用它来通信，信息速度依然被牢牢地限定在光速之下。
网友意见
这个问题源自一种物理学上的理想模型：绝对刚体。
没错，绝对刚体就是一种理想的模型，它的硬度无限大，受到外力后的形变为零或者很小，可以忽略不计。很明显，如果形变真的是零，我们在绝对刚体的一边推拉一下，另一头应该是瞬间传动。
所以，超光速通信咯？
但实际上，并不存在绝对刚体。所有常见的物体都由分子、原子、离子等组成，当我们推动杆子的这一头，作用力是通过一个个分子、原子、离子传递过去的。
比如固体物理里面，原子通过电磁相互作用形成规律性的晶格，原子在各自的位置上做无规则热振动。当有外力作用时，这些原子的振动中心将发生偏移，宏观上就体现为形变。这个偏移再顺着外力方向传递给其他原子，一个接一个传递到另一头，好像一根长长的弹簧。
原来，一个外力作用到物体上，是通过这样的弹性波传递过去的。
这个弹性波的速度有多快呢？
其实我们每个人都很熟悉一种弹性波，那就是声音。
没错，就是声音。
声音不光会在空气里传播，也会在液体、固体里传播。本来嘛，我们能听到悦耳的音乐，就是因为琴弦让空气振动。同样，侦察兵也会趴在地上，倾听远处行军的声音。
总之，当你在推动杆子的时候，力的传输速度等于声音的速度。
回到刚体的问题，绝对刚体是一种抽象出来的理想模型，可以近似描述很多现象，比如物体的运动、碰撞、转动等等，实际宇宙中并不存在！
有可能你觉得这和你的生活常识很反常，有人会问：“难道你推动一根300米长的铁轨，另一头要过将近一秒才动吗？”
答案是：铁轨的另一头确实不是当时就动，但是铁中的音速是5200米/秒。所以，如果是一根300米长的铁轨，约0.06秒左右后，另一端才会动。
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