【腦洞】一根30萬公里長的棍子，如果揮舞起來，末端速度能否超光速？

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愛因斯坦曾下定結論，光速是宇宙中速度的上限，任何物體的運動速度都無法超過光速，許多人對這個理論抱有質疑態度，并且還想了一些超越光速的方法：

比如一個足夠長的棍子假如把一根長達30萬公里的棍子一端沿固定點旋轉，就像在揮動它一樣，那麼當我一秒揮動一周時，根據圓周長公式可以計算出棍子的另一端線速度為每秒188.4萬公里，相當于六倍光速。

這樣來看只要棍子足夠長，速度也會越來越快，超越光速豈不是輕而易舉？
然而事實真的是這樣嗎？

首先在現實世界中，我們根本找不到不會變形的絕對剛體，即形狀不會發生改變的物體，任何物體在受力后，都會或多或少的變形，只不過平時我們會施加的力都不大，變形可以忽略不計，因此可以近似的把物體看作剛體。
比如當我們把手扶在鐵棒上時，鐵棒的形變可能只有幾個金屬原子那麼大，當然難以發現形變。

不過假如物體再大一點，事情就不一樣了，即便是澆筑水泥的鋼筋，在長達數米后揮起來也會像鞭子一樣甩，形變開始異常明顯起來，也許有人說是鋼筋太細了，我們的棍子可以造的粗一點，但在生活里我們有時能看到當風刮的太大時，矗立的高樓也會發生微微的擺動，更別說長達幾十萬公里的棍子了。

這是因為當物體受到外力變形時，它的內部也會產生相互作用力，被稱為機械應力，這種力使它們恢復到變形前的初始狀態，受到機械應力的作用，這根30萬公里的棍子一定會斷裂，所以首先把它揮起來就不現實。

不過既然是思想實驗，就假設我們的確擁有一根絕對剛體的棍子，它不會發生形變和斷裂，那這樣是不是就能超光速了呢？
當然不是，物體的運動可能和你想的有些不一樣。

我們在日常生活中拉動一根棍子，能看到棍子的末端也會同時移動，因此你可能會認為棍子所有部分的運動都是瞬時的，但事實并不是這樣，你對著棍子用力時，受力的局部會首先獲得加速度開始運動，并且在內部擴散出一道機械波。
擴散波到達哪里時，哪里才開始運動。
橡皮繩的運動能更直觀的展現這一過程，拽它的時候，它的任何部分都是先變形然后再運動，其他任何物體也是一樣的原理，需要力在其中傳播，只不過傳播的時間很短，我們感受不到而已。

力的本質是一種波，它的傳播速度和物體的密度有關。比如力在木棍中的傳播速度只有500米每秒，但在鐵棍中卻達到了5000米每秒，但力作為一種機械波，它最快的速度也無法超過音速，所以當你揮動這根30萬公里長的鐵棍時，按照每秒5000米的速度，力到達末端的時間大約需要60000秒，即16.66個小時。
并且絕對剛體不能形變，無法傳導機械波，所以當你試圖揮動這根鐵棍時，無論揮的速度有多慢，都要在瞬間把力施加到整個物體，傳遞該信息時已經超越了光速，根據狹義相對論，需要無窮大的能量才能完成這件事。