物理学-情報の伝達速度

質問

たとえば、月の上で信号を待つとします
この世界に光より早いものはないので、
地球上から信号を送るなら、普通ならば電波を使った交信を行うでしょう

しかし、地球上から月まで一直線に伸びる非常に長い棒があったと仮定して、
月面でその先に鐘でもおいておきましょう（鳴りはしないでしょうが）

このとき、地球から月に向けて電波を発信すると同時に、その棒を地球から月に向けてポンっと少し押し出せば、その瞬間に鐘はなり、電波よりも早く情報が伝わることになるのではないか

この事例は実際には起こらず、結局電波のほうが早く情報を伝達できると聞いたのですか、本当ですか?
本当だとしたら何故でしょうか?

回答No.2

kagakusuki · ベストアンサー

そもそも、棒の一端を押すと、何故反対側の端も動くのかを考えてみましょう。
　物質は原子によって構成されています。
　そして、原子は電子と原子核から成り立っています。
　棒の一端を押すと、押す力によって、押された部分に存在している原子の位置が変化して、その隣の部分に存在している原子との間隔が僅かに縮まります。
　力が加わる前の状態における原子同士の間隔が定まっている理由は、その間隔である事がエネルギー的に安定な状態であるためです。
　ですから、原子同士の間隔がエネルギー的に安定な間隔ではなくなれば、安定な状態に戻そうとする力が働きます。
　この力により、押された部分の隣にある原子の位置が変化すると、今度はそのまた隣の原子との間隔が縮まります。
　この様に、順繰りに原子の位置がずれて行く事により、棒全体の位置が変わるのです。
　この時、原子同士の間隔を一定に保とうとする力は、原子を構成している原子核や電子に働く、電磁力が元になっています。
　そして、電磁力とは電子や原子核の様に、電気を帯びた粒子同士が、キャッチボールの様に光子をやり取りする事によって発生する力なのです。
　ですから、剛体とは言っても、原子によって構成されている以上は、押す力が光速以上で伝わる事はない訳です。
　又、素粒子物理学に拠ると、力とは素粒子の交換によってのみ発生するものですから、例え原子によって構成されてはいない物体があったとしても、素粒子の速度は光速を上回る事はありませんから、やはり押す力が光速を上回る事はありません。

　棒を押した力らが伝わる速さは、ANo.1様の仰る様に、その棒の内部を伝わる音の速度と同じになります。

お礼

ありがとうございました!

回答No.1

tetsumyi

現実的には月まで一直線に伸びる非常に長い棒があると、非常に細くても重くて押すことができません。
棒の端を叩くと物理現象として音が棒を通して伝わりますが、これはこの棒を伝わる音速で光よりも圧倒的に遅くなります。

相対性理論によれば理論的に重さが無い太さがゼロの棒があったとしても、光より速く信号が伝わることはありません。
光の速さとは単に光が空間を進むスピードではなく、空間と時間の関係を表わす私たちが居る空間の性質だからです。
この空間の性質が慣性の法則や運動エネルギーと関係しています。

お礼

ありがとうございました!