Domanda:
È possibile che le informazioni vengano trasmesse più velocemente della luce utilizzando un palo rigido?
Jonathan.
2010-12-23 07:40:14 UTC
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È possibile che le informazioni (come 1 e 0) vengano trasmesse più velocemente della luce?

Ad esempio, prendi un palo rigido di diversi UA di lunghezza. Ora dì che hai una persona a ciascuna estremità e una di loro inizia a tirare e spingere dalla sua estremità.

La persona all'estremità opposta dovrebbe ricevere le spinte e le trazioni istantaneamente poiché nessuna particella sta compiendo il viaggio completo.

Funzionerebbe davvero?

Mi sono chiesto la stessa cosa!
Sedici risposte:
#1
+128
Born2Smile
2010-12-23 08:00:19 UTC
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La risposta è no. Il polo si piegherebbe / oscillerebbe e l'effetto all'altra estremità sarebbe comunque ritardato.

Il motivo è che la forza che lega insieme gli atomi del polo - la forza elettromagnetica - deve essere trasmessa da un'estremità all'altra del palo. Il trasmettitore della forza EM è leggero, e quindi il segnale non può viaggiare più veloce della velocità della luce; invece il palo si piegherà, perché l'estremità più vicina si sarà spostata e l'estremità opposta non avrà ancora ricevuto l'intelligenza del movimento.

EDIT: una ragione più semplice.
Per spostare l'intero polo, devi muovere ogni atomo del polo.
Potresti pensare agli atomi come vicini della porta accanto Se uno di loro decide di muoversi, invia un messaggero a tutti i suoi vicini più stretti dicono loro che si sta trasferendo. Quindi decidono anche tutti di trasferirsi, quindi ognuno di loro invia messaggeri ai vicini più vicini per far loro sapere che si stanno muovendo; e così continua, fino a quando il messaggio di muoversi non ha viaggiato fino alla fine. Nessun atomo si muoverà finché non avrà ricevuto il messaggio per farlo, e il messaggio non viaggerà più velocemente di quanto possano eseguire tutti i messaggeri; e i messenger non possono correre più veloci della velocità della luce.

/ B2S

#2
+95
Anixx
2011-02-07 07:03:31 UTC
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Le informazioni sulle spinte saranno ricevute dall'altra parte con la velocità del suono nella sostanza del palo. Per qualsiasi materiale reale è molto più lenta della velocità della luce (per un tondino d'acciaio sarebbe di circa 5000 m / s).

#3
+26
user4552
2011-08-09 03:24:43 UTC
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Il segnale si propagherà alla velocità del suono nell'acciaio. Conosco la velocità del suono nell'alluminio, perché i miei studenti la misurano in laboratorio; è di circa 5000 m / s. Questo è molti ordini di grandezza inferiore alla velocità della luce.

#4
+26
BebopButUnsteady
2011-08-09 03:26:30 UTC
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No.

Nella relatività non puoi considerare gli oggetti estesi come infinitamente "rigidi" - devono piegarsi e allungarsi, come fanno gli oggetti reali. Quando muovi un'estremità dell'asta d'acciaio, una parte di essa si piega e si allunga che esercita una forza sulla sezione successiva che fa quel movimento e che fa piegare e allungare una nuova parte e così via e così via fino a raggiungere Alpha Centauri . Questo si muove a una certa velocità che è caratteristica del metallo che è abbastanza veloce da non notarlo nella vita di tutti i giorni. Tutta la relatività ci dice che quella velocità caratteristica è inferiore alla velocità della luce: risulta che per il vero metallo è molto inferiore alla velocità della luce.

#5
+16
Benjamin Horowitz
2011-05-30 02:06:18 UTC
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Ecco un sito interessante su questa idea e idee simili: http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/FTL.html#3

Essenzialmente il problema con questa idea è che non esistono corpi perfettamente rigidi. Quindi, mentre spingi, invia una piccola onda di compressione attraverso il materiale, che viaggia alla velocità del suono nel materiale, poiché il suono è solo un tipo di compressione che si propaga.

#6
+15
leftaroundabout
2011-08-09 04:14:10 UTC
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Una semplice spiegazione del perché la velocità del suono non può mai essere più veloce della velocità della luce:

Considera due atomi $ A $ e $ B $. Dare una leggera spinta al nucleo di $ A $. Come sappiamo, questa spinta verrà trasferita a $ B $, ma perché? È dovuto alla loro repulsione elettrostatica. Quindi, affinché $ B $ reagisca, è necessario prima che almeno un'onda / un fotone elettromagnetico viaggi da $ A $ a $ B $. Questo ovviamente non può arrivarci più velocemente della velocità della luce. Il nucleo di $ A $ stesso ovviamente non può essere più veloce, quindi anche con la forza bruta non è possibile ottenere una velocità sonora $ \, > \! C $.

#7
+13
David Z
2010-12-23 10:52:26 UTC
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È possibile che informazioni (come 1 e 0) vengano trasmesse comunque più velocemente della luce.

No.

Born2Smile ha detto la stessa cosa (su cui ho fatto +1) ma ho pensato che valesse la pena ripeterla per enfatizzare. Sarebbe una violazione della causalità. Per ulteriori dettagli sul motivo per cui ciò non è consentito, oltre alla risposta di Born2Smile, vedere Quali sono alcuni scenari in cui il trasferimento di informazioni FTL violerebbe la causalità?.

#8
+7
Larry Gritz
2011-12-01 00:07:40 UTC
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La relatività dice che diversi sistemi di riferimento inerziale avranno misurazioni temporali differenti, ma la causalità è rispettata in tutti i sistemi di riferimento. Cioè, ad alcuni osservatori possono sembrare che eventi non correlati A e B accadano simultaneamente, altri possono vedere A prima di B, o B prima di A. Ma se A causa B, si vedrà che A precede B di tutti gli osservatori (anche se diversi osservatori potrebbero non essere d'accordo sulla quantità di tempo tra A e B).

Se qualsiasi informazione viaggiasse più velocemente della velocità della luce, ci sarebbe un sistema di riferimento inerziale dal quale sembrerebbe che il segnale è arrivato a destinazione prima di lasciare la sorgente. Finora, non ci sono prove che l'universo non sia causale. (Un altro motivo per dubitare fortemente delle velocità dei neutrini più veloci della luce.)

#9
+2
Atsby
2015-05-05 07:37:17 UTC
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Ad esempio, prendi un palo rigido di diverse UA di lunghezza. [...] La persona all'estremità opposta dovrebbe ricevere le spinte e le trazioni istantaneamente poiché nessuna particella sta compiendo il viaggio completo.

Come altre risposte hanno sottolineato, non puoi avere rigidità perfetta e il segnale si propagherebbe alla velocità del suono nel materiale.

Se picchietti un'asta d'acciaio con un piccolo martello a un'estremità, non si sposta istantaneamente all'altra estremità (sebbene possa sembrare così ad occhio nudo). Invece, picchiettare si limita a comprimere il materiale su un lato e l'area compressa si estende alla velocità del suono nel materiale fino a quando l'altra estremità non si muove, e alla fine l'asta ritorna in uno stato rilassato. Nel corso di tutto questo la canna subisce oscillazioni meccaniche e di conseguenza può produrre un suono udibile.

Si può pensare che i materiali "rigidi" abbiano molle molto rigide tra gli atomi. Più rigido è il materiale, più rigide sono le molle. Ma il movimento deve ancora propagarsi attraverso le molle alla velocità del suono nel materiale e sempre al di sotto della velocità della luce. Il motivo per cui deve essere sempre al di sotto della velocità della luce è che le forze interatomiche sono forze elettrostatiche, che di per sé non possono propagarsi più velocemente della velocità della luce.

Cosa succederebbe se si toccasse un acciaio asta con una forza tale da impartire una velocità maggiore della velocità del suono nel materiale? La risposta è che subirebbe una deformazione plastica. La rigidità si rompe molto prima della relatività.

#10
+1
owari
2013-09-17 12:43:33 UTC
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Quando hai detto "effettivamente" come in "Funzionerebbe davvero?" la risposta è no poiché l'assunzione di rigidità del palo stesso è solo un'approssimazione e ogni approssimazione fallisce in alcuni limiti critici. Anche il palo lungo diverse UA è un'altra cosa non reale, almeno per quanto posso dire. Ma considera la tua domanda come un gioco che consuma la mente, allora è una domanda interessante. Ecco i miei due centesimi su di esso:

Spingere e tirare in primo luogo sono atti di applicazione di una forza, quindi siamo più probabilmente nel parco giochi di Dynamics e non nel cortile di Statics. La forza netta causerà il movimento che puoi modellare usando la fisica classica o la relatività, entrambe basate su esperimenti, mai assiomatici o completamente razionali. Tuttavia, a seconda di come viene considerato il polo nello spazio (se c'è attrito o altro) e alle due estremità (le reazioni di supporto) il diagramma libero potrebbe cambiare in modo tale che avremmo anche altre forze nel gioco, allora se il si resiste alla forza di spinta / trazione esercitata, anche localmente, entreremo nel cantiere di Statics and the Strength of material dove potremo parlare di come l'informazione viaggia all'interno del palo, attraverso un'onda di compressione o rarefazione.

  • Se le forze circostanti e le reazioni di supporto bloccano il movimento del palo, se le forze applicate sono di ampiezza ridotta, le onde viaggeranno alla velocità del suono. Se presumi artificialmente che il palo sia completamente rigido (completamente incomprimibile), allora hai già assunto che la velocità dell'onda sia infinitamente grande, molto maggiore della velocità della luce. Ma come ti ho già detto, la rigidità di nessun oggetto nel mondo reale è completa, quindi nessuna velocità infinita per l'informazione ondata e nessuna violazione della teoria della relatività necessariamente. Poiché altri hanno affrontato questo problema in altre risposte, le informazioni sulla velocità attraverso il palo saranno inferiori alla velocità della luce, infatti.

  • Tuttavia, cosa succede se il palo è libero di mossa? Subito dopo aver esercitato il forzando il palo percepirà una resistenza intrinseca che gli impedisce di muoversi, la propria inerzia. La forza inerziale (la forza di D'Alambert) potrebbe essa stessa trasformare il movimento in compressione, così che di nuovo avremo la storia di cui sopra. Nota che un palo così lungo sarebbe molto inerte, cioè, anche se è totalmente libero nello spazio per muoverti, avrai comunque bisogno di una forza infinitamente grande applicando la quale la polecan può raggiungere un'accelerazione finita. Quindi ancora una volta non è realistico in quanto non è possibile impostare un palo così grande in nessun movimento osservabile. L'unica possibilità è quando hai un polo molto lungo di densità infinitamente piccola, allora sì, se è RIGIDO-ABBASTANZA penso che dovresti essere in grado di battere il record di velocità di trasporto delle informazioni. Ma non so come puoi ottenere tutti e tre questi insieme!

#11
+1
user12262
2013-09-20 02:21:02 UTC
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È possibile che le informazioni (come 1 e 0) vengano trasmesse più velocemente della luce?

No.
Questa risposta è già stata data. Vorrei sottolineare, tuttavia, che questo è del tutto ovvio:
Non è possibile che i segnali vengano trasmessi più velocemente di qualsiasi segnale trasmesso.

(Nel contesto della cinematica relativistica " luce " significa chiaramente qualsiasi segnale che sia stato scambiato tra sistemi costituiti da cariche elettromagnetiche (o anche elettro-deboli), come come atomi o esseri umani o qualsiasi tipo di materia osservabile che possa essere immaginata in esperimenti mentali.)

È solo su questa base che vengono determinate le relazioni geometriche; come (facendo riferimento all'esempio fornito nella domanda) se due persone sono separate l'una dall'altra o se si incontrano; o se due estremità (separate) si muovono rigidamente (in relazione l'una all'altra) o una in ritardo rispetto all'altra.

In concreto, il difetto del tuo esempio è che due partecipanti che comunicano istantaneamente sono chiamati "incontro" ciascuno altro; la loro distanza l'uno dall'altro è valutata come zero. Altrimenti, considerando due partecipanti, A e B, che si trovano sempre separati l'uno dall'altro, e a riposo l'uno dall'altro, potrebbero benissimo trovare "due estremità di un palo " tali che A spingerne uno l'estremità era simultanea a B che espelleva l'altra estremità (o similmente tale che B spingere un'estremità fosse simultanea ad A che espelleva l'altra estremità); ma solo se tali eventi non sono riconosciuti / considerati come scambi di segnali.

#12
+1
Ajayu
2014-02-19 05:03:07 UTC
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No, anche se nessuna particella fa tutto il viaggio, il polo ha proprietà elastiche, cioè si spingono alcune molecole, e quelle spingono le successive, e così via, fino a quando l'informazione che viaggia con le spinte raggiunge l'altro lato . In pratica stai inviando un'onda di densità attraverso il polo. Questo video di una caduta slinky al rallentatore lo mostra.

#13
+1
Timothy
2016-10-19 09:16:49 UTC
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No, la relatività speciale vieta totalmente alle informazioni di viaggiare più velocemente della luce. Supponi di avere un polo fatto della sostanza più rigida sulla Terra, il diamante. Se spingi la fine, si piegherà solo sotto compressione. Le onde longitudinali in un solido hanno una velocità diversa rispetto alle onde transverse. Se tiri l'estremità, invierai un'onda longitudinale attraverso di essa e se torni l'estremità, invierai un'onda trasversale attraverso di essa. Ho letto che la velocità del suono nel diamante è 12 / km al secondo ma non so per quale tipo di onda fosse, ma sono sicuro che nessuno dei due viaggia vicino alla velocità della luce. Potrebbe esserci effettivamente una sostanza il cui modulo di massa è maggiore della sua densità moltiplicata per c ^ 2, quindi l'equazione delle onde predirebbe che un'onda longitudinale in essa viaggerà più velocemente della luce, che è ciò di cui è composta una stella di neutroni. Il motivo per cui me lo chiedo è perché ho letto che alcune stelle di neutroni hanno una sfera di fotoni. Ovviamente, anche se è così, se bombardate la sua superficie, l'onda d'urto in essa non viaggerà più velocemente della luce perché allora viaggerebbe all'indietro nel tempo in un altro sistema di riferimento e quindi non obbedisce all'equazione d'onda. Tuttavia, non viola alcuna legge per obbedire all'equazione delle onde in determinate situazioni e fare in modo che un'onda sinusodiale viaggi attraverso di essa più velocemente della luce. Il movimento di ciascuna parte sarebbe determinato solo dalla parte immediatamente accanto e non da una parte lontana.

Ho già scritto una risposta [qui] (https://www.quora.com/If-a-car-runs-at-the-speed-of-light-will-the-headlights-work/answer/Timothy-Bahry).
#14
+1
wonderich
2016-11-06 22:25:57 UTC
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La risposta è No.

La parola chiave è che la forza Coulomb (che non è stata specificata), le principali forze che legano gli atomi insieme nel reticolo di materia allo stato solido o condensata per il polo lungo, che dovrebbe avere forza / informazione tra gli atomi.

Ancora una volta, la forza Coulomb, fa parte della forza elettromagnetica (E&M), che è stata già enfatizzata da altri. Tutte le forze E&M in qualche modo diventano coerenti tra diversi frame di riferimento solo se prendiamo in considerazione la velocità costante della luce e l'effetto di ritardo di E&M potenziale / forza.

Puoi facilmente leggere il potenziale elettromagnetico ritardato $ (\ varphi, \ mathbf A) $ / force qui:

$$ \ mathrm \ varphi (\ mathbf r, t) = \ frac {1} {4 \ pi \ epsilon_0} \ int \ frac {\ rho (\ mathbf r ', t_r)} {| \ mathbf r - \ mathbf r '|} \, \ mathrm {d} ^ 3 \ mathbf r' $$

$$ \ mathbf A (\ mathbf r, t) = \ frac {\ mu_0} {4 \ pi} \ int \ frac {\ mathbf J (\ mathbf r ', t_r)} {| \ mathbf r - \ mathbf r '|} \, \ mathrm {d} ^ 3 \ mathbf r' \,. $$

dove "r" è un vettore di posizione nello spazio, "t" è il tempo,

Il tempo ritardato è: $$ t_r = t- \ frac {| \ mathbf r - \ mathbf r '|} {c} $$

C'è anche gravità e forza forte che lega il nucleo; ma sono nella scala di energia molto più debole rispetto a E&M riguardo al legame degli atomi sul reticolo. Inoltre, tutte le forze e tutte le particelle prive di massa (fotoni / gluoni / gravitoni) possono avere la stessa velocità di propagazione, la velocità della luce.

#15
+1
Adrian Howard
2019-06-04 01:31:31 UTC
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no.una semplice spiegazione senza calcoli matematici è che qualsiasi forza applicata alle due estremità invierà una compressione, una spinta o un'espansione, una trazione, un'onda attraverso l'oggetto che è molto più lenta di C (velocità della luce nel vuoto).

#16
-2
user34793
2014-09-06 15:03:46 UTC
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La tua soluzione per la comunicazione istantanea a distanza è davvero allettante, ma ha i suoi difetti. Il polo vibra e quindi produce onde sonore all'interno del polo; il suono ovviamente attraversa ad una velocità molto minore rispetto alla luce, quindi qualunque forza venga esercitata dalla persona A, produrrà onde sonore che raggiungeranno B in età (considerando la distanza), di conseguenza le informazioni NON verranno trasmesse istantaneamente.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 2.0 con cui è distribuito.
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