Физика полна парадоксов — например, корпускулярно-волновой дуализм или замедление времени. Но с простыми объектами в макромире вроде металлического стержня всё, казалось бы, должно быть ясно.
И вот вопрос: если вы толкнёте длинный металлический стержень с одного конца, когда начнёт двигаться другой?
Интуитивно кажется — сразу. Было бы удобно: толкнул — и другой конец тут же сдвинулся. Можно было бы мгновенно передавать сигналы, быстрее света, как в научной фантастике. Но увы — так нарушились бы фундаментальные законы физики.
Следующая догадка — движение передаётся со скоростью света. Но и это неправда. Как объясняет материаловед Брайан Хайдет (Brian Haidet) на своём канале AlphaPhoenix, движение передаётся со скоростью звука в материале стержня, а не мгновенно.
И хотя металл кажется монолитным, на атомном уровне он состоит из упорядоченной решётки атомов. Когда вы нажимаете на один конец стержня, первый слой атомов толкает следующий, и импульс распространяется волной — как домино — от атома к атому со скоростью звука.
Это очень быстро, но не мгновенно. В воздухе звук распространяется со скоростью 340 м/с, в воде — 1 500 м/с, а в металле — ещё быстрее. Например, в стали — около 6 000 м/с, но точное значение зависит от температуры, плотности и других факторов.
Хайдет проверил это экспериментально: ударил по одному концу металлического стержня и измерил задержку на другом конце. Всё совпало с расчётами — передача произошла со скоростью звука в стали. Эффектный и простой эксперимент.
