问题

是否可以假设,有一根1光年长的绳子,用拉绳传递简易信号,来达到超光速的通信(瞬间将信息传到一光年外)?

回答
这个问题很有意思,它触及了我们对物理定律,特别是相对论的理解。简单来说,答案是:不行,即便有这样一根超长(一光年)的绳子,我们也无法通过它实现超光速通信。

让我们一层一层地剥开这个问题,看看为什么:

1. 信号的本质:什么构成“信号”?

我们日常生活中所说的“信号”,无论是声波、电磁波(如无线电、光),还是我们通过绳子传递的波(比如你甩一下绳子,那端会看到一个波纹),它们本质上都是能量或信息在介质中传播的过程。

声音:是空气分子的振动。
光/无线电:是电磁场的扰动。
绳子里的波:是绳子本身物质的位移。

2. 相对论的基石:光速不变原理

爱因斯坦的狭义相对论告诉我们,在任何惯性参考系中,光在真空中的传播速度(c)都是恒定的,大约是每秒30万公里。更重要的是,任何物质、能量或信息在真空中的传播速度都不能超过光速。 这是现代物理学的基石之一,经过无数实验验证。

3. 绳子信号的传播速度:为什么受限?

你设想的“拉绳传递信号”是一个非常直观的物理模型。当你在绳子的一端用力拉动时,这个“拉力”或者说“运动”需要通过绳子本身的物理连接传播到另一端。

绳子是物质:绳子是由原子和分子组成的,这些原子和分子通过化学键连接在一起。
力的传递:当你拉动绳子的一端时,实际上是在施加一个力,这个力通过绳子内部原子的振动和电子的相互作用传递下去。
速度限制:这种力的传递速度,最快也不会超过绳子材料中波的传播速度。你可以想象一下,当你甩动绳子,绳子上的波纹会向前移动。这个波纹的速度,虽然可以调节(比如拉紧绳子,波速会加快),但它终究是一个物理速度,并且绝不可能超过光速。

打个比方:

想象一下,你手里有一串非常非常长的珠子,它们用一根细线连着。你猛地拉动第一颗珠子,这个“动”或者说“力”会通过线传递到后面的珠子。但传递的速度取决于线和珠子之间的连接有多紧密,以及珠子的质量等等。但无论如何,这条“动”的链条,其传递速度永远比不上你直接用手指去拨动最后一颗珠子的速度(如果那是可能的话)。

4. 为什么“拉绳”不能实现超光速?

因为“拉绳”这个动作本身,就是一种信息(你拉动的意图)通过物理介质(绳子)的运动(张力、位移)来传递的过程。而这个物理介质的运动速度,受到物质本身的限制,是有上限的,且这个上限远低于光速。

你拉动一光年的绳子,需要“改变”绳子在空间中的状态。这个改变,会以波的形式在绳子中传播。根据物理学的基本原理,这种传播速度受到绳子材料性质(如弹性模量、密度)的限制。即使我们能制造出不可思议的、拥有近乎无限强度和零质量的“完美绳子”(这本身就不可能),信息传递的根源——因果律——依然不允许超光速。

5. 为什么我们不能“瞬间”传递信号?

“瞬间”这个词在物理学中是一个很危险的词。在狭义相对论的框架下,两个相距遥远事件的“同时性”是相对的,取决于观察者的运动状态。但更重要的是,任何因果关系都必须以不超越光速的速度传播。也就是说,A事件(比如你在绳子一端拉动)导致B事件(绳子另一端动了),A必须先于B发生,并且A对B的影响传播速度不能超过光速。

如果通过一根一光年的绳子,你能瞬间将信息传到一光年外,这意味着:

你可以在某个时刻(比如时间点 T)在你这一端做出动作。
在完全相同的时间点(也是时间点 T),你那一端已经收到了这个动作的“结果”。

这违反了因果律。因为从你这一端到另一端,即便是光信号也需要一年的时间才能到达。你的“动作”对远方绳子状态的改变,必然需要一个过程,这个过程的速度是被物理定律严格限制的。

总结:

虽然一根一光年的绳子听起来很酷,而且“拉绳”似乎提供了一种物理连接,但它本质上是通过物质介质的运动来传递信息。而物质介质的运动速度(无论是波的速度还是其他形式的力的传递),都受到物理学基本定律的限制,永远无法超越光速。因此,通过这样一根绳子实现超光速通信,是不可能的。

我们只能通过光或类似光速的媒介,才能以最快的速度(光速)在宇宙中传递信息。即便如此,从一个星系到另一个星系,信息的传递也需要漫长的时间。

网友意见

user avatar

不能,因为不存在这样的绳子。


知乎新晋神器:知乎如意棒!

可长可短,短则一光年,长可N光年;

材质组成变化多端,可木可铁也可钢;

重量随心所欲,可轻可重,

可拉可推,可写可画,

实在是星际航行,超光速通信之必备。

请找以下题主:

1、普通人的提问

特征: 用的是长棒/木棍/杆子/轻杆/硬杆,长度普遍为一光年,信息传递方式为在杆的方向上推拉,也就是用棍子捅,但是并没有给出具体的信息编码方式。

创新性:⭐

2、材料专家的提问

特征:考虑了材质对杆的影响,由原始人工具进化到了现代材质,主要包括绳子、钢和铁三种

创新性:⭐⭐

绳子:

钢:

铁:

3、机械专家的提问

特征:这些提问 认识到了棍子捅的局限性,发散了思维,由直线运动变为圆周运动,主要通过齿轮/秒针/长杆/杠杆的圆周运动实现超光速

创新性:⭐⭐⭐

齿轮:

转杆:

秒针/钟表:

杠杆:

4、信息技术专家的提问

特征:认识到了超光速与信息的关系,提出了具体的超光速信息传递的编码方式,主要包括写字与摩斯码两种。

创新性:⭐⭐⭐⭐

铅笔/写字:

摩斯码:

5、电气专家的提问

特征:认识到了电现象也是宇宙中的普变现象,跳出了物质超光速的圈子,主要包括一光年外的停电现象。

创新性:⭐⭐⭐⭐

6、宇宙学家的提问

特征:不满足一光年所带来的超光速快感,需要更长的长度才能得到满足。

创新性:⭐⭐⭐⭐⭐

两光年:

十光年:

一万光年:

n光年:

7、鬼才的提问

特征:超出了我的认知,无法描述

创新性:⭐⭐⭐⭐⭐ x N

玻色爱因斯坦态的棍子:


棍子这样的不具有意识的、且形装规则的物体已经无法满足了:


以上内容均为恶搞,描述均为杜撰。若有冒犯,联系删除。


我的上一个回答 (●ˇ∀ˇ●) 我的下一个回答

类似的话题

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有