在火星和地球之間牽根繩子, 透過拉繩子, 能實現超光速通訊嗎?

根據我們的經驗，如果在繩子的這頭拉一下，那麼另一頭馬上就可以感覺到。因此可以說，繩子是可以傳遞資訊的，我們只需要事先約定好拉繩子的各種細節，就可以透過拉繩子來進行通訊，我們甚至還可以想象，假如我們能夠在

火星

和地球之間牽根繩子，那麼火星和地球也可以透過這種方式進行通訊。

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進一步想，火星和地球之間最近的距離都有5500萬公里，即使是以光速前進，也需要大約183。5秒才能跑完這段距離，而我們在地球的這頭拉一下繩子，火星那一頭馬上就收到了資訊，這不就是超光速通訊嗎？

透過拉繩子，能實現超光速通訊嗎？

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從理論上來講，如果想要透過拉繩子來實現無延遲的通訊，就必須要求這根繩子不會因為力的作用而產生形變，並且其內部各點的相對位置也不會發生改變，換句話來講就是，這根繩子必須是“絕對剛體”。

然而“絕對剛體”只是一種理想的模型，在宇宙中並不存在這樣的物質，所以我們在討論這個問題的時候，就必須要考慮繩子形變所造成的延遲問題。

毫無疑問，繩子是一種固體，從微觀的角度來看，固體是由若干個原子構成，在固體的內部，原子在電磁力的作用下形成了有規律的晶格，大概是這個樣子。

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當我們拉繩子的時候，繩子一端的原子受力發生了位移，這就會造成繩子發生形變，相應的電場分佈也會隨即發生改變，在此之後，鄰近的原子會對這種變化作出響應，使受力運動到達新的位置，這種受力運動又會傳遞給更遠的原子。

我們可以簡單地理解為，第一層的原子受到拉力之後，會去“拉”第二層的原子，接下來，第二層的原子又會去“拉”第三層的原子……在這個過程中，我們對繩子施加的拉力就在這樣一直傳遞下去，直到被繩子的另一頭感受到。

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可以看到，這種力的傳遞其實就是一種

機械

波，而機械波是具有一定的速度的，那麼假如我們在火星和地球之間牽根繩子，在這頭拉一下，另一頭多久能感覺到呢？其實這是可以計算的。

在不同的介質中，機械波的傳播速度也是不一樣的，這可以用公式“v = 根號下（K/ρ）”來進行計算，其中K代表介質的彈性模量，ρ代表介質的密度。我們先來看看，如果這根繩子是一根鋼絲繩是什麼情況。

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鋼絲繩的彈性模量一般在190至210GPa之間，這裡我們不妨取值200，已知鋼的密度約為7。85 x 10^3千克/立方米，將這些資料代入公式，我們就可以計算出，機械波在鋼絲繩內的傳播速度約為5千米/秒。

也就是說，如果我們趁著火星距離地球最近的時候（5500萬公里），在兩者之間牽根鋼絲繩，那麼當我們在地球上拉了一下繩子之後，我們所施加的拉力將以5千米/秒的速度向火星傳遞，而當繩子的另一頭感覺到的時候，已經是127天之後了。

那有沒有更好的材料來製作這根繩子呢？答案是肯定的。

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碳奈米管是目前已知的可以用來做繩子的最佳材料，其彈性模量可以高達1TPa，密度卻只有約2。1 x 10^3千克/立方米。然而經過簡單地計算我們就可以得出，機械波在碳奈米管中的傳播速度也只有690千米/秒，與高達299792。458千米/秒的光速相比，這種速度根本就不值一提。

從理論上講，只有在彈性模量無限大的介質中，機械波在其內部的傳播速度才能做到“瞬間即達”，從而實現超光速通訊，遺憾的是，只有“絕對剛體”才能滿足這個要求，而我們在前面已經提過，這樣的物質在宇宙中並不存在。

所以結論就是：就算我們能夠在火星和地球之間牽根繩子，也無法透過拉繩子來實現超光速通訊。

順便講一下，我們在日常生活中之所以會認為在繩子的這頭拉一下，另一頭馬上就可以感覺到，其實是因為繩子太短了。比如說對於一根100米長的鋼絲繩而言，拉力只需要0。02秒就可以傳遞到另一頭，而如此短的延遲時間，我們通常是察覺不到的。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見`