이 막대기는 빛의 속도를 왜 능가하지 못할까요?

Question

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?

Answer 1

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.

Answer 2

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.

Answer 3

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.