もしムチを光の速さで振ったらムチの先端は光の速さを超えますか？

質問

もしムチを光の速さで振ったらムチの先端は光の速さを超えますか？

回答No.6

nitho_t · ベストアンサー

事態を簡略化するために少し設問を変更します。

いま、長さ1光年の棒があります。その両端にAliceとBobがいます。この時点の棒の両端の位置を基準とします。Aliceからみて1cm手前に引くと「あ」、2cm手前に引くと「い」と前もって約束しています。

Aliceが「あ」「し」「た」と棒を動かすとBobにそれが伝わるのはいつでしょうか。もし、動かすと同時（ここで言う同時とはAliceのいる慣性系で同時刻の意です）にBobに伝わるのであれば超光速通信の完成です。しかし相対論はこれを否定します。

どういうことでしょうか。

簡略のため棒は一様な金属で各原子は金属結合していると仮定します。Aliceがある原子を動かすと隣の原子は電磁場の変化としてそれを関知します。そしてポテンシャルエネルギーを最低にするように変位します。これが次々と続いていきます。電磁場の変化は光速で伝搬しますからAliceの動かした原子の変位は早くてもBobの手元の原子には（Aliceから見て）1年後に伝搬します。

従って設問に戻りますと、回答は「ムチの先端はムチがちぎれない限りムチの手元と同じ速度で動きます。」になります。当然ながらこの回答は相対論が意味のある範囲でのみ有効です。

お礼

少し自分には難しかったですが、何となく理解できたように思います。
様々な意見が聞けてとても楽しかったです。
ご回答ありがとうございました。

回答No.5

sanori

Ｎｏ．３の者です。

昨年辺りに放送されたテレビ番組の受け売りですが、
ムチって普通に振っても、先端部分の振れ方が手元よりも著しく速くて、
衝撃波さえ発生するらしいですね。

お礼

そうなんです。
自分もテレビを見て普通に振っただけで先端が衝撃波をだす程の速度に達するムチを光の速さで振ったらどうなるかと思い今回質問させて頂きました。
やはりそれでも光速を超えるのは無理そうですね…。

回答No.4

Tacosan

「ムチを光の速さで振る」というのがどこの速度のことをいっているのか不明です.
そもそもムチを普通に振るだけでもしなりますよね. なので, どれだけ速く振り回そうとしても先端の速度はそれほど上がりません. そして, 無理に振り回すとムチがちぎれてしまいます.

お礼

そうですね。
やはり光速等のレベルになってくるとそれに耐え切れる物は無いように思えますね。

回答No.3

sanori

こんばんは。

超えません。
また、ムチを光速で振ることもできません。

ちょっと似た話では、
理想的な完全な剛体は、音を無限の速度で伝えることになってしまいますが、
実際はそうなりません。
「相対性理論は完全な剛体が存在しないことを示している」という言い方もあるそうです。

ちなみに、本題とは関係ないですが、
量子力学的に言えば、光の速さにも不確定要素があり、一律にぴったりｃという速度ではなく、
僅かに速くなったり遅くなったりする確率は存在するそうです。

お礼

やはり光速を超えるのは無理そうですね…。
色々な意見が聞けてとても楽しかったです。
ご回答ありがとうございました。

回答No.2

isa-98

もし、人間が光速で拳を繰り出せたら
空気も光速で移動しなければなりません。

分子１個の運動エネルギー方程式は１/2ｍC^2となり、原子の持つエネルギーの５０％を保有する事になります。

１ｋｇ辺り４５テラジュールです。
人間の腕が１０ｋｇあるとすれば４５０テラジュールのエネルギーが発生します。
これは広島に投下されたリトルボーイとほぼ互角の拳となります。

空気は一気に光速で圧縮し、音速を超えて膨張ます。
雷鳴のような轟を発します。分子は光り出します。

この状況下でムチの命がどうなるかは「非常に興味」がありますね。

お礼

ムチは普通に振っただけで先端は衝撃波を出す程の速度に達すると聞きます。
光速で振った場合の先端の速度がやはり気になりますね。

回答No.1

asuncion

万物の速度は、光速を超えることはできません。
アインシュタインの相対性理論に基づきます。

お礼

やはり光速は超えることはできないのですね。
しかし色んな考え方ができてとても楽しかったです。