相对论对物体的运动速度或者能量、信息的传输速度有一个限制,那就是不能超过光速。若是问一下,力和能量、质量、信息都不是一回事,力的传输速度能不能超过光速?
地球能够绕着太阳公转是因为太阳和地球之间存在着万有引力。太阳和地球之间的距离大约是1.5亿千米,太阳发出的光到达地球大约需要500秒。如果太阳突然消失,地球是立即从轨道上飞出去还是过大约500秒才开始脱离原来的轨道?这个问题可以说是在考察常识了,万有引力的传输速度是等于光速的,这在实验中也早已得到证实。因此太阳突然消失后,地球上无论如何都要在大约500秒后才能知道太阳的消失。
引力的传输速度等于光速,其他力的速度呢?
目前科学家发现了宇宙中一共存在四种力,除了万有引力之外还有电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用。平时所讲的拉力、压力、摩擦力等等从本质上都是四种相互作用力的其中一种。
两个物体间的电磁相互作用力是依靠交换光子来传递的,弱相互作用是依靠中间玻色子作为媒介,强相互作用是依靠胶子作为媒介。既然是依靠粒子作为媒介,粒子的运动速度是不能超过光速的,所以不论是哪种相互作用力都不可能超过光速。
设想这样一个情景:一根很长的棍子,从这一端推一下棍子,棍子的另一端是不是立马跟着运动?这个速度能不能超过光速?答案也是不能,并且要远远低于光速。
推动棍子的这一端,另一端也跟着动,这个模型只需要从经典力学的角度即可分析。棍子是由原子分子组成的,推动这一端时,棍子上这一端被挤压,分子间的距离变小,被挤压的分子就会向前推其他分子,前面的分子还会继续推更靠前的分子,最后整个棍子都向前挪动了。
这个过程实际上是机械波在沿着棍子向前传递,机械波的传递速度要远远低于光速,等于声音在这种介质中的速度。不论如何,力的传输速度都不可能超过光速。