假设有一根一光年长的绳子,在不考虑摇力的情况下,我从一端摇绳子,另一端会马上有受力现象吗?

假设有一根一光年长的绳子,在不考虑摇力的情况下,我从一端摇绳子,另一端会马上有受力现象吗?

王清扬,宇宙学博士在读,牛牛民、小星星

显然不会。你摇绳子产生的任何信号,最快也要一年才能到达另一端。物质是信息的载体,而狭义相对论告诉我们(平直)时空的变换规则为洛伦兹变换,在这个规则下物质的运动速度最高为光速,因此光速是宇宙中信息传递速度的上限。

如果只考虑绳上机械波的传播的话,那就更慢了,大概要百万年的数量级。


随手画了一张图。你摇绳子的话,从微观上看“绳分子”是这样运动的:前一个起来了,后一个感受到前一个给它的向上的电磁作用也会跟着起来;前一个下去了,后一个感受到前一个给它的向下的电磁作用,也会跟着下去。这里的“感受”就是前一个发出的信号被后一个接收的过程,这个信号就是电磁场的变化。电磁信号的传播速度是光速,但绳波运动并不是光速,因为后一个感受到前一个的信号之后它会有一定的“启动”时间,因此绳波的速度实际上是远小于光速的。当然,如果你在绳子的末尾装一个超灵敏的传感器,它能感受到另一端第一个“绳分子”运动产生的电磁信号的话,那这种情况下信号从一端传递至另一端就是光速了。


补充一下,很多朋友问拉绳子和摇绳子的区别,其实没太大区别,只不过一个是横波一个是纵波而已,波速都是远小于光速的。