假如有个密封管子有一光年长，里面都是水，没有空气，从一头挤压，另一头会瞬间得到压吗？

1⃣️按照提问，一光年长的管子另一头在瞬间是得不到有水压反应的，因为一是管子在水压下会伸缩变形。

2⃣️二是管子太长，水分子经过挤压时产生振颤运动的速度本来就不如真空中的光速快，水才难以瞬间挤出管口。

3⃣️三是水的密度是1，也就是1立方厘米的水重1克，而比水重的还有金银铜铁等金属体，所以水是能在密封容器中加压体积变小的。

4⃣️通过注射器原理可以看到水在受到一定压力时体积会有缩小，科学家利用这个水压原理制造出了千斤顶，液压机，水割机等。

谢谢！

假如有个密封管子有一光年长，里面都是水，没有空气，从一头挤压，另一头会瞬间得到压吗？

假如有个密封管子有一光年长，里面都是水，没有空气，从一头挤压，另一头会瞬间得到压吗？

像这一类的问题已经回答过很多，什么一个30万公里直径的圆盘，一秒钟转一圈就超光速了；一根一光年长钢管中装满滚珠，这边撞一下那边滚珠就会掉下；一光年的棍子捅一下那头就会动，这个速度就远远超过光速了；在飞机上朝前丢一个苹果就超光速了；汽车、火车、飞机上往前射的灯光都超光速了，两束对射着靠近的光叠加就超过光速了等等。

这个题目更奇葩，随着这个想法，把一光年长的密封管子装满水，用小孩子打水仗的唧筒活塞往这头一挤，另一头就会瞬间得到压力，射出水来，如果那头有一颗星球，就可以在地球上输水过去浇菜啦。这么一挤要多久？1秒都不要吧，这个速度比光速大多少？

想得很美妙，现实很残酷。其实提出这种问题的朋友，既不了解光速，也不了解各种力的传递速度，比如声波、机械波、引力波等等，他们完全忽略了要做到能量信息传递，需要什么样的媒介，就凭空瞎想，以为就可以改写光速极限理论，创造一个非凡的理论了。

科学家经历几百年的观察发现和论证，已经证明了没有任何有静止质量的物体能够达到光速，一个质子也不行。狭义相对论认为，如果有静止质量的物体达到了光速，就会导致动能质量的无穷大。无穷大是什么？就是整个宇宙动能也不是无穷的，一个粒子的质量就超过了宇宙，这本身就是一个悖论。

其实光速常量每秒约30万千米，也是指真空中的传递速度，而在不同的介质中，传播速度不同。比如在冰中只为23万km/s，水中为22.5万km/s（千米/秒），酒精中为22万km/s，玻璃中为20万km/s。真空光速才是宇宙中最高速度，而且根据洛伦兹变换不能叠加。

这就是光速基本的性质，所以它会成为宇宙规律的一个常量，这个常量与质量、能量有着密切的关系，爱因斯坦由此发现了伟大的质能方程，即：E=mc^2。

这些理论都有严格的数理逻辑论证，也经历了百年检验。在大型强子对撞机里科学家把一个质子加速到光速的0.999999991倍，物质运动随着无限接近光速，动能质量呈数量级上升，精确地验证了质增效应和质能关系。但不管使用多大能量，都无法让一个质子或电子达到光速。

电磁波本身就具有光的性质，就是可见光和不可见光的表现形式；引力波也是一种没有静止质量的引力子在传播，是质量摄动导致的时空涟漪。

水的压力波传输速度是也是能量信息的传递，原理是介质中的原子分子间隙的压缩力和振动力的传递，因此是一种机械波传递。声波也是机械波，因此机械波的传递速度就是声波的传递速度，声波在空气中传递速度约340m/s，在水中约为1500m/s。

这样，从一个密封管子一头挤压，其压力要传到另一头传递速度就是约1500m/s。1光年长度的管子约为9.46万亿千米，水压传递每年可以传递约4734万千米，压力从这头到那头约需行走20万年。

因此一光年长管另一头如果有人在等着这个压力传递过去的话，要等20万年。不过水压在长距离传输过程，经过与管壁、水分子吸收等衰减，不要说1光年尺度，就是光秒也不可能传递过去。而且根据万有引力原理，这个世界上不可能存在一根1光年长的管道，因为重力会把达到一定质量的物体收缩成一个球形。

其实如果这根密封的管子是钢管，在这头敲一下，理论上传到1光年以外的时间会比水压快多了，因为钢管的机械波传递速度约5000m/s，是水压传递速度的3倍多。不过同样也会受到能量衰减问题，传不了多远就泥牛入海悄无声息了，在1光年的那头，永远也无法感受到。

关于幻想着超光速的问题，已经回答过太多稀奇古怪的臆想了，如果这样简单地拍脑袋就可以否定相对论，那现在的爱因斯坦就多如牛毛了，反证我不愿做这牛毛中的一根，你愿意吗？感谢阅读，欢迎讨论。

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假如有个密封管子有一光年长，里面都是水，没有空气，从一头挤压，另一头会瞬间得到压吗？

在爱因斯坦的相对论里，不允许物质的速度超过真空中的光速，不允许信息的传递速度超过光速。

很多人会设计出这样的实验：晃动一根一光年长的棍子，棍子另一端的移动速度会不会超光速？拉动或推动一根一光年长的棍子，棍子的另一端会不会马上跟着动？

这些问题会让一些人困惑，相对论是不是就此被推翻了？当然不会！100多年来相对论经历了各种检验，随手沾来的问题不会把相对论推翻。

拉动或者晃动棍子的这一端，另一端跟着同时动，这样的棍子是由刚体材料制作的。刚体是理想化的模型，并不会真正的存在。现实中拉动或晃动棍子的这一端，棍子的另一端需要经历一段时间才能开始跟着动，只是这个时间非常短，日常生活中一般不会察觉到。

棍子是由原子分子组成的，原子分子之间存在着空隙。推动棍子时，棍子这一端的原子分子就会相互挤压使得原子间距离发生变化，从微观上看这部分区域的原子分子间距还会复原，在复原的过程中就会推动前方的原子分子。如果不发生能量衰减，能量就会一直向前传递，传递到棍子的另一端后，棍子的另一端就会相应的表现出移动或者转动。

原子分子的振动对应的是机械波，从刚才的分析中可以看得出，棍子这一端发出的移动或者转动信号就是通过机械波向前传递的。机械波在介质中是以一定的速度向前传递的，在空气中的传播速度大约是340米每秒，在常见的介质中的传递速度一般在几百米每秒至几千米每秒之间。

如果真的打造出一根一光年长的棍子，拉动棍子的这一端，信号只能是以音速在棍子中传递，并且传不了多远的距离能量就会衰减掉。换成装满水的管道，也是一样的结果。相对论这个伟大的理论不是一根棍子一根管道就能否定的。

假如有个密封管子有一光年长，里面都是水，没有空气，从一头挤压，另一头会瞬间得到压吗？

这其实应该就是一个类似于“机械波”的问题。

很多时候我们由于受到空间尺度的限制，对于很多物理现在会产生一定的差异与错觉。比如在日常生活中，我们拿一个不是很长的密封水管，从一头挤压，另一头肯定是瞬间就会获得压力，我们也能瞬间感知到。但实际上这个“瞬间”其实也是有时间范围的，只是由于这个时间间隔足够多万短，我们人类感知不到罢了。

这里举一个具体的例子。

比如机械波在水中的传递速度是1400米/秒，这是我们拿一个10米长多万水管做实验，那么从水管的一头传递到另一头的时间大概是0.007秒。这个时间对于我们人类老说，基本上就是“瞬间”的意思，哪怕是100米长的水管，这个时间也只有0.07秒。

但如果这个水管有1光年的长度，那么传递的时间就不是“瞬间”的问题了，可能是一个极其漫长漫长多万周期。这里我们也可以大概计算一下。

所谓的1光年就是光速行走一年的距离，

我们知道光速大概是29980万米/秒 ，

机械波在水中的速度大约是1400米/秒，

所以说光速是机械波在水中速度的214000倍，

也就是说这个管子如果是1光年长，

那么机械波从一头传递到另一头的时间大概就是21.4万年，是一个极其漫长的时间。

实际上这种问题和从一个管子的另一头说话，是不是马上就能够从另一头听到。或者说敲击一个铁棍的一头，另一头是不是马上就能听到声音一样。

答案其实都是否定的 我们日常之所以会感知为“马上”能听到，主要是因为我们常用的实验道具的尺寸都是相对有限的。实际上声音也是需要时间来传递的，如果这跟管子像1光年那么长，那么实际上也是需要在很多年以后才会听到最初的声音的。

包括我们看到的很多星星发出的光芒，其实也可能都是几亿年前发射出来的，只因为光也是需要时间来传递的，而宇宙的尺度实在是太大了。

所以说当我们清楚了一些具体的物理特性以后，也就能够明白其中的道理了，自然也不会再去进行这种“不合理的猜想了”。

以上个人一件仅供参考。

假如有个密封管子有一光年长，里面都是水，没有空气，从一头挤压，另一头会瞬间得到压吗？

题目虽有点夸张，但有建设性意义，可以质疑爱氏相对论。1光年=9.44e12千米，做9.44万亿公里长的水管是不可能的。

不妨改成“1千米”，同样可说明——液体压强的传播机制——与爱氏相对论无关。

感性是不可靠的。需补充几个数据，做详细的物理估算，才能真的说明问题。

材料有关参数的预设

①液压钢管长：L=1000米，

②管孔截面积：A=1平方厘米=1e-4㎡。

③钢管呈刚性，不消耗液体能量。

④大气压强：p₁≈10万帕斯卡=1e5N/m²。

⑤外加压强：p₂=10atm=1e6N/m²。

未加压前的水分子参数：

⑥外层电子绕核速度：v₁≈α²c=1.6e4米/秒。

⑦水分子空隙的光子频率，估计低于一般红外线频率：f₀≈1e9[Hz]，波长λ₀=c/f₀=0.3[m]。

⑧水分子质量：m₂=18×1.66e-27≈3e-26[kg]，用于计算水分子的震荡动能。

⑨水体温度：T=293.15[K]，水分子震荡速度：v₂₁²=3kT/m₂，v₂₁=√40.45e4=630[m/s]

思考以下分析：

根据帕斯卡定律，液体所受的压强是各向传播并且大小相等的。就本题而言，传播给水分子表面各点位承受的压强处处相等。

根据动量守恒定律，水分子外层电子的反弹压强与外加压强大小相等，方向相反。

显然，水分子传播外加压强，是按多米诺骨牌效应模式，呈接力赛方式，依次推压的。

现在的问题是：

各个水分子的外层电子之间不可能裸接触，而是有一定空隙。 电子之间有强大的排斥力。

这个空隙是真空的，笔者认为，祂就是真空场介质，也就是麦克斯韦认定的真空以太。

那么：上一个水分子的压强/压力/动量/能量，是如何传递给下一个水分子的？

总不能一下子跳到下一个水分子吧？换句话说，不存在超距作用、隔空打牛的传播模式。

进一步的追究

爱氏相对论认为，不存在以太，真空是虚无，电磁波传播无需介质，靠时空曲率传播。

按此理论，机械的力/能/波，就只能是实体粒子之间的超距传播，这显然是荒谬的。

分析传播机制

显然，外加压强必然以真空场为载体，在水分子之间传播。 压强传播就是力或能的传播。

机械的力/能/波的传播，是外层电子被加速传播与真空场介质被激发传播的交替推压。

绝大多数科学家早就承认：真空场不是虚无，而是一种介质，可传播力/场/能/位移电流。

为了便于定量操作，本质上，光子就是真空场的一个量子化单元，即空间的基本单元。

而且，不要骑马找马，光量子正是暗物质与暗能量共有的虚粒子(virtual particle)。

尤其，必须强调的是：光量子不是被波源发射出来，而是真空固有的传播子(propagator)。

1. 能量转换的进程

外加动能(Ek)→激发光量子(γ)→激发外层电子(m₁)→激发光量子(γ)→激发外层电子(m₁)→激发水分子(m₂)...→转换动能(Ek")，简单写成：

Ek→△Eγ→△Em₁→△Em₂→△Eγ→△Em₁→△Em₂...→Ek"。

2. 具体的解析方程：

外加压强的相应动能：Ek=W=p₂Ad...(1)，首先激发附近所有光量子而升频，获得辐射能增量，即：△Eγ=Σh△f...(2)。

式(1)中的d，是水分子自身与水分子之间空隙的可压缩尺度，简称“压缩距”，可做估计。

其次，所有外层电子被激发加速震荡，获得动能增量，即：△Em₁=Σ△½m₁v₁²...(3)。m是电子质量，v是电子绕核震荡速度。

然后，该外层电子，作为物质波或移动波源，再次激发光量子获得辐射能增量，即：△Eγ=Σ△½mv²=Σh△f...(4)。

外层电子的动能增量，转为水分子动能增量，忽略原子核动能增量。有：△Em₁=△Em₂，即：Σ△½m₁v₁²=Σ△½m₂v₂²。

如果不考虑加压的热应力等能量损耗，公式(1)=公式(4)：pA=Σ△½m₁v₁²=Σh△f...(5)。

3. 重要的相关计算

计算1：水分子空隙的压缩距

明确一点，液体是可以压缩的，不过，如果不是超大压强，压缩距是很小的。

水分子的压缩距，主要是分子间的空隙距离，可以通过实验测算出来，本文只做基本估计。

水分子半径约氢原子的3倍：R=3×5.3e-11=1.59e-10[m]。

1个水分子体积：V₁=(4/3)πR³=1.684e-29 [m³]。

1毫升水分子的体积：V₂=1e-6[m³]，1毫升水质量：M=1e-3[kg]，

1个水分子核子质量：m₂=18×1.66e-27=3e-26[kg]。

1毫升水分子个数：n=M/m₂=(1e-3)÷(3e-26)=3.333e22个。

1毫升所有水分子实心体积：V₃=n·V₁=3.333e22×1.684e-29=0.561e-6[m³]。

1毫升所有水分子空隙体积：V₄=V₂-V₃=(1e-6)-(0.561e-6)=0.44e-6[m³]。

可见：水分子空隙在水分子平均总体积的占比为44%。这部分空间充满高能的光量子介质。

估计频率f=1e9[Hz]，波长λ=0.3[m]。不过，与原子内空间一样，其被压缩可能不易检测。

在题设的10个大气压下，它也不可能一点也不被压缩。假设可压缩10%，可求压缩距d。

10atm下水分子压缩距d=(0.44÷0.55×0.1)R =0.08×1.59e-10=1.27e-10[m]。

计算2：水分子接受的体积功

1立方厘米水接受体积功：W=p₂A·d ...(6)。总的压缩距：d≈0.08[mm]=8e-5[m]。则有：

1毫升水接受到的体积功：W=(1e6)×(1e-4)×(8e-5)=8e-3[J]。

1个水分子接受的体积功：W₂=W/n=(8e-3)÷(3.333e22)=2.4e-25[J]。

这个体积功转化为水分子的动能增量，有：

W₂=△Em₂=△½m₂v₂²=½m₂(v₂₂²-v₂₁²)，其中：v₂₁²=630²=4e5，由此可求v₂₂。

v₂₂=√(2W₂/m₂+v₂₁²)=√(4.8e-25)/(3e-26)+4e5)=√(16+404500)=636[m/s]。

外加10个大气压，水分子速度仅增加了1%，说明水分子之间的强大斥力与不可压缩性。

计算3：水分子激发的电磁波频率

水分子动能增量，可以激发空隙中光量子，频率增量，有：W₂=h△f，△f=W₂/h，△f=(2.4e-25)÷(6.63e-34)=0.36e9[Hz]，

f₂=f₁+△f=1e9+0.36e9=1.36e9[Hz]，频率增量为36%，远大于水分子的速度增长率。

可见，水分子空隙的光量子，对外加压强是相当敏感的，这也佐证卡西米尔效应。

而且，36%的电磁波频率的变化，应该可测量出来。可惜，笔者这里没有实验条件。

计算4. 求1千米与1光年的压强传播时间

前述已求出水分子震荡速度：v₂₂=636米/秒。这个速度也是活塞压强或压力的传播速度，

1千米的传播时间：L/v₂₂=1000÷636=1.57秒。这个时长，是可用秒表测出来。

1光年的传播时间：9.44e15÷636=1.42e13秒=4.5e5[a]，即45万年。

作为介质的液态水，传播机械波的速度是1450米/秒，传播压强或压力的速度是636米/秒。说明：机械力的传播甚至低于声速。

固·液·气·等离子体的粒子运动，既有大粒子传播机械能，也有光量子传播辐射能，二者之间是一种交替互动模式。说明：真空不空。

好了，本答stop here。请关注物理新视野，共同切磋物理逻辑与中英双语的疑难问题。

假如有个密封管子有一光年长，里面都是水，没有空气，从一头挤压，另一头会瞬间得到压吗？

实际上，水也是可压缩的物体。这个问题的本质就在于物体是否是刚体，如果是绝对刚体那么另一头是瞬间得到压力，如果不是刚体，那么力的传递需要时间。下面我们简单分析一下。

学过理论力学的同学们肯定知道刚体是什么，理论力学的研究对象就是刚体。简单来说，刚体就是不会发生任何变形的物体。不管外力多大，刚体就是刚体，受力前后不会有任何的变形。正是因为这个性质，力在刚体中传播是不需要时间的。在一头作用力，另一头瞬间响应。

那么这种瞬间传递，是否突破了光速？可以这么说，如果刚体真的存在，那么光速是被突破了。不过问题是，现实世界刚体并不存在。

既然刚体不存在，那么我们分析刚体还有什么意义呢？在力学上，刚体与否是相对的。当豆腐与石头相撞，当汽车与行人相撞，如果我们只需要考虑豆腐和行人，那么就可以把石头和汽车当成是刚体。这么做的原因就在于刚体计算量小，可以大大简化模型，以最快速度得到问题的解。这种简化在接触问题中常常使用。如下图，小球撞击圆板，小球就设置为刚体，查看圆板的撞击过程。

正如上所述，绝对刚体并不存在，这个世界上所有物体都是变形体。即所有物体都会发生或大或小的变形。有的物体比较“硬”，就是比较刚，其弹性模量较大，不容易发生变形，如石头。有的物体比较“软”，弹性模量小，非常容易发生变形，如豆腐。

变形体指的是物体在力的作用下，物体上某两点的相对位置会发生变化，即形状发生了改变。不同的物体，改变的大小也会不一样，这里就用弹性模量来衡量。弹性模量大则刚度大，不易变形。下图为仿真大神（Usim）利用Abaqus模拟夹子的受力。这里面，这个夹子就是变形体。

说了这么多，可能有的同学要说了，题目中说的是水，是液体。而刚体、变形体指的是固体。气体的压缩大家非常容易理解，固体的压缩，前面刚刚已经介绍过了。那么，液体的水也是可以压缩的。水的压缩系数一般取值0.0485，跟温度和压强有关。其定义为：单位压力变化时引起的液体单位体积的变化量。

我们在进行液压设计计算的时候，如果精度要求不高，通常是把液体作为不可压缩计算的。实际上，很多的流体分析软件，也都是基于不可压缩流计算分析的，如上图。这其实也是模型的简化，不然分析起来花费时间太长。更何况，大多数液体的压缩系数都非常小。

受压的液体，假设忽略流动性，那么在力学行为上与变形固体并没有太大区别。我曾算过一个算例，球形液体压缩，按照固体计算，得到的体积变化跟压缩率计算的结果非常接近。所以，对于本题的受压的水，看成是变形固体也是可以的。

我们知道，力在刚体中是瞬间传播的，原因就在一刚体是一个整体，不可压缩不变形。但是对于变形体，由于变形的存在，力通过这种变形压缩的形式往外传递，如下图。力以波的形式，在物体中传递，所以我们也叫它应力波。

应力波的波速显然与弹性模量有关，弹性模量越大，波速越快。此外，波速还与物体密度有关，密度越小，波速越快。波速公式如下：

水的密度1000kg/m3，体积模量2.18×10^9Pa。估算出弹性模量约2.62GPa，因此应力波在水中的波速约为1618.6m/s。这个是估算值，认为水是固体，取泊松比0.3。按照这个速度，应力传到另一侧大概需要1.85e5年。

由于水不是不可压缩流体，所以应力波在水中的传输速度大约是1618.6m/s，一光年长的水柱，需要传递1.85e5年那么久。