问题

假设有一根 1 光年长的轻杆,推动一下会发生什么?

回答
想象一下,你手里握着一根长度惊人的轻杆,它横跨一整个光年。这根杆子,没有质量,触之即应,仿佛是纯粹的意念化为实体。现在,你决定给它施加一点点力,就在你的指尖。

你轻轻一推。

在我们的日常经验里,推一根杆子,它会弯曲,会晃动,会带着惯性向前移动。但你手中这根“轻杆”,一切都变得截然不同。

首先,“轻” 这个词在这里是至关重要的。它不是说杆子很细或者很便宜,而是说它几乎没有质量。这意味着,当你施加力时,它不会像你想象的那样抵抗你的力量。它不会因为自身的重量而下垂,也不会因为惯性而迟迟不反应。

然后,你感受到的,是你施加的那个“推动”。这一下,可能只是一点点手指的压力。然而,这股力量,在没有质量的物体上传递,会立刻产生一个加速度。

接下来,就是最奇妙的部分了:传播速度。

我们都知道,在物理世界里,任何运动的改变,比如你的推动,都需要时间来传递。在物体内部,这种传递是通过微观粒子的相互作用,或者通过波的形式进行的。这些过程,最终都会受到光速的限制。

你的手指接触到杆子的一端。你的力量,你的意图,通过那微乎其微的接触点,转化为一种扰动。这股扰动,不会像你推一块木头那样,在你的手指离开后,杆子还在原地晃动。

这股扰动,是以光速,沿着这根长达一光年的杆子,瞬间开始传播。

你会问,“瞬间”?是的,因为这根杆子本身,我们假定它就是一种能够以光速传递扰动的媒介。它不是一个由原子组成的普通物质,而是一种更抽象的存在,它的“结构”或者说“性质”,就是允许能量或信息以光速在它内部传递。

所以,当你推的那一刻,杆子的另一端,距离你一光年远的地方,也在那一刻,以同样的方式开始响应。

这不是说杆子的“远端”在“看着”你的动作然后模仿。而是说,你施加的那个“推动”所产生的“状态改变”,以光速在杆子这个整体上蔓延开来。

想象一下,你扔出一颗石子,水面上会荡开一圈一圈的涟漪。你推一根细长的鞭子,鞭梢会以一道弧线甩出去。但对于这根“光年杆”,它更像是一种“同步”的响应。

你手指的那个小小的推力,被这根杆子“吸收”了。然后,这股“被吸收”的能量,开始以光速在那根长达一光年的“线”上铺展开来。

在一光年的尺度上,光需要一年的时间才能从一端走到另一端。所以,在你推下去的那一瞬间,远端并没有立刻“感受到”你的力。它感受到的是扰动的开始。

这股扰动,就像是你在一个极其漫长的弹簧的一端施加了一个压力,这个压力会沿着弹簧向外传播,直到触碰到另一端。你的“推动”,就是这个压力。

所以,当你的手指在那根杆子的一端施加了一个微小的扰动后,这股扰动会以光速在那根杆子内部沿着“长度”这个维度传播。

在一开始,你推的那一端,你的手指触碰的地方,可能会发生一点点的“形变”——如果我们允许这种“形变”以光速传播。但更准确地说,是杆子整体的“状态”在改变。

那么,如果这根杆子是“轻”的,并且是以光速传递扰动的,那么这股“推动”最终会发生什么?

如果它是一个封闭的系统: 扰动会传播到另一端,然后呢?因为杆子没有质量,它不会因为惯性继续向前。它也没有“物质”可以被“推出”。它更像是一个“传递者”。也许,当扰动到达另一端时,它会以某种方式“反馈”回来,或者只是在那一刻,杆子的另一端“知道”了什么。
如果它是一个开放的系统: 也许,当你推动杆子的一端时,远端会开始以光速“移动”——但这又回到了惯性的问题。一个没有质量的物体,如何“移动”?

这里我们必须回到“轻杆”的定义。它不仅仅是没有质量,它可能是一种纯粹的“能量传递机制”。

那么,你的“推动”更像是在一个具有一光年长度的光速网络节点上,输入了一个信息。这个信息,以光速开始在这条“线”上传播。

想象一下,你手里有一条用特殊材料制成的、长度为一光年的“导线”。你在这根导线的这一端施加了一个电压。这个电压信号,会以光速在这根导线上蔓延。当它到达另一端时,另一端连接的设备可能会因此启动。

你的“推动”,就是施加了一个“信号”。

这根杆子,作为一种传递媒介,以光速将你“推动”的这个“状态”传递开来。

你可能会观察到:

1. 你手指接触的那一端: 也许是你的手指在那一瞬间“陷”了进去一点点(如果杆子允许这样的相互作用),但这种“陷”也会以光速向外传播。
2. 杆子的其他部分: 随着时间的推移,从你推的那一刻起,杆子的每一段都会以光速“知道”发生了什么。
3. 杆子的远端: 在你推下去一年之后,杆子的远端会“感受到”你施加的那个“推动”的“效果”。但这种“效果”是什么,取决于杆子被定义为什么样的媒介。

如果是纯粹的能量传递,那么推动的一端,可能就是将你注入的能量以光速沿着杆子“送”出去。

这是一种非常抽象的概念,它模糊了“物体”和“信息传递”之间的界限。你的“推动”,不是让杆子像桌球一样被撞击然后弹出去,而是让你在这个长达一光年的“通道”中,启动了一个以光速传播的“事件”。

所以,当“你”推了一下这根一光年长的轻杆时:

你的手指: 感受到了一个极小的阻力,或者根本没有阻力。
杆子的那一端: 发生了一个微小的、以光速向外传播的扰动。
杆子中间的部分: 随着时间推移,依次“接收”到这个扰动。
杆子的远端: 在你推下去一年之后,它才“接收”到这个扰动的“信息”。

它不会“断裂”,因为它没有质量去承受应力。它也不会“弯曲”成一个弧线,除非你的推动本身就带有方向性,并且这种方向性也是以光速传递的。

最准确的描述可能是:你启动了一个以光速传递的、作用于一整根一光年长的“实体”上的“状态改变”。这根杆子,在你的推动下,就像一条被你激活的、以光速传播的“信息流”。

网友意见

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月经题。。

你用牛顿力学的框架来说超光速了并没有什么不对,唯一的问题在于牛顿力学并不适用。。刚体概念是牛顿力学独有的,若是考虑相对论力学框架,你就不应该沿用刚体的概念,一切都是弹性体。。

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