이 막대기는 빛의 속도를 왜 능가하지 못할까요?
달 왼쪽 끝에 매우 긴 막대를 가져다 댄 후에 오른쪽 끝으로 이동하게 한다고 하겠습니다 (여기서 달의 구 형태는 막대에 움직임에 지장을 주지 않는다고 가정합니다) 막대막대의 길이를 고려하면 손목을 조금만 꺾거나 혹은 작은 움직임으로 달의 끝에서 끝으로 이동할 것입니다 그럼 이 막대는 빛의 속도를 아득히 능가하는 것이 직관적으로 봤을 땐 타당해보이겠지만 질량을 가진 물체는 빛보다 빠를 수 없잖아요 이 막대가 빛의 속도를 능가할 수 없는 이유가 무엇인가요?
달 왼쪽 끝에 매우 긴 막대가 그렇게 이동한다고 해서 빛의 속도를 능가한 것은 아닙니다.
막대의 길이에 의해 달의 끝으로 도달한 것은 각속도에 의한 것입니다.
각속도와 빛의 속도는 단위가 다릅니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
막대기가 휜다는것은 막대기 안의 분자가 서로 결합되어있고 기계적인 힘을 전달한다는것을 의미 합니다.
즉, 달까지 힘이 전달되기위해서는 막대기 사이사이 분자간 힘을 전달해야하는데 이 힘의 전달속도는 빛의속도보다 빠를 수 없으므로 막대기는 반드시 휘게됩니다.
즉, 당장 서있는곳에서 막대기를 움직여도 달에서는 한참있다가 막대기의 끝이 움직이기시작합니다.
감사합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
좋은 질문입니다. 저도 고등학생 때 그런 상상을 많이 해보았습니다!
상상으로는 가능할 것 같지만, 실제로 막대를 만들어 뻗어 움직이려고하면 물리적으로 그 힘이 거의 무한대에 가까워 움직이게 할 수 없습니다. 매우 천천히는 움직이게 할 수 있죠. 이러한 경우도 사람의 힘으로는 불가능하다고 생각하시면 되며, 힘을 최대로 주어도 막대의 끝은 거의 빛의 속도가 될 것입니다. 그래서 막대 끝은 결국 빛의 속도를 넘기지 못하죠. 그리고 막대의 질량을 0으로 두고 싶어도 이러한 것은 비현실적이고 물리적이지 않기 때문에 고려하지 않았습니다.
그리고 지구의 자전을 이용하여 돌리면 되지 않을까라는 생각도 할 수 있습니다. 이러한 경우도 마찬가지로 막대를 만들어 뻗을 경우 지구의 자전 속도가 급격히 줄어들어(피규어 스케이팅 선수들이 팔을 펴면 느리게 회전하고 팔을 오므리면 빠르게 회전하는 것처럼; 관성모멘트의 증가와 감소로 인한 회전의 변화) 막대 끝이 빛의 속도를 넘는 것은 물리적으로 불가능한 일입니다.