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科学界争论不休的问题，力传递速度是否大于光速？
胜于蓝2019-11-07【科技杂谈】人已围观
简介如果说我有一根两公里长的铁棒，在这一端施加一个20千牛的力，假设中途不存在任何的能量损失，那么如果在一秒钟之内就传到了另一端，我可以说力的传递超过了声速。同理，如果我在太空
如果说我有一根两公里长的铁棒，在这一端施加一个20千牛的力，假设中途不存在任何的能量损失，那么如果在一秒钟之内就传到了另一端，我可以说力的传递超过了声速。
同理，如果我在太空中架一根30万公里的铁棒，施加一个可以克服30万公里铁棒的自重的力，如果另一端在下一秒有同样的力，我是否可以说，力的传递超越了光速？
帮假设有一个翼展60万公里，绝对刚性的对称桨叶，那么在真空中，推动桨叶的一端使其旋转15°，那么另一端会同时旋转15°，力的传递是否在这时超越了光速，还是说由于不存在绝对刚性，论题不成立？
其实这个问题和量子场论有关，量子场论是科学家把狭义相对论和量子力学进行结合的产物。所以，要了解量子场论，就得先搞明白一些狭义相对论的内容。具体来说，就是质量，能量相关的内容。爱因斯坦发现，物体的质量随着运动速度的增大而增大。但是，这效果也不是无限递增的，也是有瓶颈的，他通过光速不变原理和相对性原理推导出了下面这么个公式：
那这个公式是啥意思呢？我们可以分两个方面来理解。首先，这个公式里面m0是指物体在静止的时候，也就是速度为0时的质量。而只有静止质量为0的东西，才能达到光速。光子其实就是静止质量为0的，所以它能达到光速。
如果质量不为0，其实是达不到光速的，因为要达到光速需要无限大的能量。
粒子物理标准模型
至于“力”，随着上世纪50年代-70年代物理学的发展，科学家统一了四大作用中的三大作用，强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用。只剩下引力还没有被纳入进来。
这里之所以用“相互作用”这个词，是因为随着研究的深入，科学家发现“力”的概念并不是十分精准，于是，就采用的“相互作用”的概念。反正，你可以理解成“相互作用”就是一般人常说的“力”。而统一三大作用的正是粒子物理标标准模型。
在粒子物理标准模型中，传递力的其实是玻色子，其中传递强相互作用的是胶子，传递核力的是介子，传递弱相互作用的是Z玻色子和W玻色子，而传递电磁力的是光子（这和我们一般说的光子还是有区别的）。
所以，力的速度是不是比光速快，其实只要看一下传递相互作用的粒子的静止质量是多少就知道。
那我们先从强力说起，而核力和强力都隶属于强力。
我们想说核力，传递核力的是介子，介子是有静止质量的，因此，核力的传播速度是没办法达到光速的，也就是说，核力的传播速度是低于光速的。
而把三个夸克束缚在质子或者中子内的强力是由胶子来传递的，胶子的静止质量为0，理论上，这是可以达到光速的。不过，由于夸克禁闭的存在，所以，我们还无法观测到自由的胶子。
传递弱力的是，W玻色子和Z玻色子，它们是有静止质量的，因此，弱力的传递是低于光速的。
传递电磁力的是光子，光子的静止质量为0，所以电磁力的传播是可以达到光速的。
可能你要问，为什么有的粒子静止质量为0，有的不是。这其实和这些粒子是不是和希格斯场相互作用有关，如果相互作用，希格斯场就会让它们减速，获得质量。目前来看，只有光子是不和希格斯场相互作用的，所有光子的静止质量为0。
因此，我们来总结一下，传递核力、弱力的速度是低于光速的。而传递电磁力是可以达到光速的。传递束缚夸克的强力的速度目前来说理论上是光速，实际观测不到。
广义相对论
刚才也说到了，引力没办法被纳入到粒子物理标准模型当中。所以，我们还差一个引力没有说。那引力具体是咋回事呢？
目前关于引力的主流理论是爱因斯坦的广义相对论，他认为引力的本质是时空的弯曲。
而引力场实际上是一个弱场，所以这个传播的速度是等于光速的。那事实上是不是光速呢？
在引力波观测之前，科学家想了很多办法去测引力的传播速度，得到的结果确实是光速。不过，这些个实验远没有测量引力波来的证据确凿。因此，在后来LIGO观测到引力波之后，科学家终于确定了引力传播的速度，就是光速。
意思就是说，如果太阳突然消失了，各个行星会依次沿着轨道切线方向飞出去，地球要到太阳消失后8分20秒才会沿着轨道切线方向飞出去。
所以，最后我们把所有的力都总结一下：
引力：传播速度等于光速；
弱力：传播速度小于光速；
核力：传播速度小于光速；
电磁力：传播速度等于光速；
束缚夸克的强力：传播速度理论上等于光速，实际上无法观测。
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