光の速度を超える話

光の速度は、秒速約30万km（ｃ = 299792458 [ m / 秒 ]）。地球から火星まで最短距離（太陽→地球→火星と直線に並んだとき）だと、約7700万km。ということは、地球から火星まで光の速度で、7700万 km ÷ 30万km ＝ 256秒 ＝ 4分28秒、かかる計算となる。

さて、こう考えてみよう。

あなたは書斎の窓を開けて、PCデスクの手元から一本のグラスファイバー状の極く細いパイプを外に突き出す。このパイプは質量ゼロかつ、たわまないとする。そのパイプは孫悟空の如意棒のようににょきにょき直線状に伸びて、火星表面の地球調査隊の前線基地まで届いているとする。質量ゼロなので太陽系各惑星の重力には引っかからない。前線基地にはあなたの知人がいて、天から降ってきている細いパイプを見つめ、今か今かと実験の時を待っている。

ここから実験。
今、あなたは、眼の前にあるパイプの端を、指でチョイと１秒間で５cm押す。すると、そのパイプは火星表面までたわまず直線状で伸びているので、知人の手元でもチョイと動く。このパイプの動いた速度は秒速５cmだ。

もし、そのパイプを使って光信号通信ができるとすると、地球のあなたが「今、押したよ」というと、火星の友人にそのメッセージが届くのは 4分28秒後だ。しかし、そのパイプをあなたが押したことは1秒もかからずに火星の友人に判明する。

物理学において、我々の生きている宇宙には光の速度を超えるものは存在しないことになっている。にも関わらず、この仮想実験においては、何かが光の速度を超えて伝わっていることになる。そんな馬鹿な、と思うのだが・・・。

おそらく、この仮想実験には、仮想だとしても無理があるか、根本的に矛盾があるのだろうと思う。もし可能であれば、弊ブログをご覧の諸氏からご指摘頂ければ甚だ感謝する次第。

※「秒速５センチメートル」にまつわる科学記事。
流体力学で検証：桜の花の落ちるスピード「秒速5センチメートル」は正しいのか？ (1/3) - MONOist（モノイスト）