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15/06/14 13:17
태양이 사라져서 태양의 중력이 사라진다고 하여도 지구가 바로 튕겨나가지는 않는데... 광원이 사라진다 하여도 광원이 사라지는 순간이 아니라 이미 발산된 광자가 사라지고 난 다음에 그림자가 지는것이 아닌가요? 그러니까 달에 진 내 손그림자에 대한 반영은 즉시가 아니라 1.2초 가량이 걸리겠죠. 그리고 그림자끼리 붙는 성질이 아니라 빛에는 입자와 파동의 이중성이 있어서 그런거 아니에요? 태생이 붓쟁이라 신박한 글이네요.
15/06/14 13:24
임자가 나타나신!
잘못된 부분이 있으면 수정해 주시면 고맙겠습니다. 제가 문외한이라 못 알아듣고 요약한 내용도 많을 거예요.
15/06/14 13:27
빛과 어둠에 반응하는 센서를 연결해서 미리 깔아놓으면 그림자의 움직임에 맞춰서 센서가 반응하고 정보를 전달할 수 있지 않을까하는 뻘생각을 해봅니다.
15/06/14 13:38
말도 안되는 소리 아닌가요. 광자가 가려져서 생기는게 그림잔데 그림자가 먼저 움직인다는건 광자가 미리 안간다는 것이자나요. 이런 관점에서 물리를 해석할 수 있다고 생각하지만 달의 그림자 어쩌고 한거보니까 달의 거리도 생각못하고 빛의 속도도 모르는 것 같네요. 마지막의 지식인들이 어쩌고 하셨는데...물리법칙을 포함하여 인류의 대부분의 지혜는 한 천재의 산물이 아니라 축적된 어마어마한 정보라는걸 말씀 드립니다. 그걸 당연히 뒤집는 일도 벌어지지만 정말 극히 일부라고 말씀드리고 싶구요. 빛에 관한 실험도 엄청난 검증과 실험을 거친것이구요
15/06/14 13:45
그림자는 움직이는 것이 아니고 우리에게 마치 움직이는 것처럼 보일 뿐이래요. 그림자가 실제 달의 한 지점 A에서 다른 지점 B로 움직이는 것이 아니고 the shadow is traveling from you to Point A and Point B at the speed of light.라고 마이클이 얘기하는데 이게 무슨 말인지 저도 모르겠어요.
15/06/14 13:53
그림자가 빛보다 빨리 움직일 수 있다는 것이 말이 안 되지는 않는 것 같습니다.
예를 들어 지름이 1 광년인 거대한 구형 스크린이 있다고 생각해 보죠. 중심에서 빛이 나오는데 중심 바로 가까이에 둔 무언가로 빛을 가려 1광년 거리의 스크린에 그림자를 만들고 있습니다. 그런데 빛을 가리던 것을 휙 움직여 (중심 바로 가까이니까 이 자체는 1초쯤 걸린다고 하죠.) 반대쪽으로 보내면 반대쪽 1 광년 거리의 스크린에 1년 후 그림자가 생길 것입니다. 그런데 구형 스크린을 따라 움직이는 그림자만 보면 2 * 3.14 광년 거리를 움직이는 것처럼 보이겠죠.
15/06/14 22:04
불가능 합니다. 이중슬릿 실험만 봐도 알죠. 빛의 특징을 잘 생각하면 알 수있습니다. 마치 강체회전 처럼 그렇게 된다는 말씀 이신데 말도 안되죠.
15/06/14 23:01
그림자는 강체가 아닙니다. 사실 실체도 아니죠.
(원 설명도 불분명한 부분이 있고) 그림자라고 하니까 상상하기 어려우신 것 같은데 조금 반대로 예를 들어 보죠. 일단 지구에서 1 광년 거리의 전 우주에 스크린이 있다고 가정하겠습니다. 손에 레이저 포인터를 갖고 오리온 자리를 10 초쯤 향하고 있다가 휙 (1 초쯤 시간을 들여) 반대 방향으로 레이저 포인터의 방향을 돌렸습니다. 그리고 가만히 기다립니다. 1 년 후... 지구에서 발사된 레이저가 오리온 자리 방향의 스크린에 도달합니다. 그런데 10 초 후, 포인팅이 엄청난 속도로 이동하여 1 초 후 지구를 중심으로 반대쪽 1 광년 거리의 스크린에 포인팅이 됩니다. (스크린에서 지구로 레이저를 반사한다면 다시 1 년 후 그것을 확인할 수 있습니다.) 포인팅이 1 초만에 직선 거리로 2 광년(스크린이 만일 원형으로 되어 있고 스크린에 주목한다면 6광년)을 주파했다고 볼 수 있습니다. 사실 포인팅은 실체가 아니죠. 오리온 자리의 스크린에서 1 초 만에 반대쪽 스크린으로 정보를 보낸 것도 아니구요. 실체는 지구에 있던 레이저 포인터가 방향을 바꾸었다는 것 뿐입니다. 여기에 특별한 모순은 없습니다.
15/06/15 01:44
사실 강체를 가정하고 사고실험을 하자면 가위도 필요없고 작대기나 유한한 부피를 가진 그 어떤 작은 강체라도 움직이기만 하면 이미 빛보다 빠르게 정보를 전달한 것이므로 강체 이야기는 가위 예제를 놓고 이야기할 필요가 없어보이긴 합니다만...
정말 잘 몰라서 질문드립니다. 제가 아는 지식 하에서는 광자를 쏘는 것은 rigid 'body' 이야기와는 별 관련이 없어보이는데, 어떤 현상을 예측하시는지요? 이미 쏘아진 광자를 회전시키려면 광자들이 어떤 힘으로든 서로 결합되어 있어야 할텐데... 이 말씀을 하시는 건가요? 지구사랑님께서 한 말은 180도 돌면서 총알을 10발 쏘았을 때 총알 10개가 같은 일직선 상에 있어야 한다 (같이 회전해야 한다) 그런 말은 아닌 것 같아서요. 강체 이야기를 할 필요가 있나요?
15/06/14 14:18
실체를 가진 물체의 속도가 빛의 속도보다 클수는 없지만, 양자역학에서 말하는 위상속도의 경우는 빛의 속도보다 큰 값을 가질 수 있습니다.
그림자의 경우도 지구사랑님 댓글처럼 광원에서 1m 떨어진 곳에 물체를 두고 원을 그리며 움직이면 1광년 거리의 스크린에서 그림자의 이동은 엄청 빠르게 보이겠지요.
15/06/14 13:59
근거리에서는 빛이 물체 표면에서 반사되어서 눈으로 들어오는 시간이 아주 짧아서 해당 시간을 무시할 수 있습니다.
하지만 달빛에 비치는 그림자의 모습을 관찰할 정도면 이 시간이 더 이상 무시할 수 있을만큼 작지 않죠. 물체의 이동 거리보다 빛이 반사되어서 되돌아오는 시간이 훨씬 더 길 경우에는 더 이상 우리가 접할 수 있는 일반적인 가정이 통하질 않습니다..
15/06/14 14:02
생각해보면 그림자는 움직이는게 아니라 움직이는것처럼 보이는 거니까 (그림자는 물질도 파동도 아니니까요. 광자의 패턴? 함수 뭐 그런거죠.), "빛보다 빠르다"라는 표현 자체가 틀린것 같기도 해요.
15/06/14 14:03
지구에서 달까지 빛을 쏘면 가는데만 1.3초가 걸립니다. 실제로 저런 실험을 하면 손을 움직이고 2.6초후에 달 그림자가 움직일겁니다.
그림자가 손보다 빨리움직이는 것 처럼 보이는건 맞지만 각속도는 동일하고, 그림자는 빛과 반대대는 개념이라기보다 빛의 부재라고 생각하면 그림자의 반응속도=빛의 속도라고 생각하시면 될겁니다. 그림자가 서로 붙는것 처럼 보이는건 그림자가 붙는게 아니라 접시와 판이 붙으면서 슬릿처럼 작용하는거 아닌가요? 그림자 생기는 벽이 가깝기도 하고 점광원도 아니라 애매한 포인트가 많네요
15/06/14 14:12
마이클의 이야기는 지구에서 달까지 빛이 도착하는 데는 1.3초가 걸리겠지만 일단 빛이 도착해서 손가락이 비치고 난 후 그 손가락을 이리 저리 움직이면 달의 표면에 나타난 그림자도 같은 속도로 움직일 것이라고 가정하고 있어요. 내 손가락이랑 달에 비친 그림자랑 같이 움직인다는 건 마치 달에서는 엄청난 그림자가 이리 저리 훨씬 더 빠른 속도로 움직이고 있는 것 같은 현상을 보이잖아요. 그런데 이게 실은 그림자가 움직이는 것이 아니고 그림자의 움직임은 information이 없어서 빛보다 빠르다라고 정의할 수 없다는 얘긴데 저도 무슨 말인지 모르는 것이 함정 크킄. 실험 불가능한 거지만 다른 가정을 들기도 했는데요. 벌어진 가위가 있어요. 그 가위의 날이 엄청나게 길어서 1광년이에요. 벌어진 가위를 1초만에 닫으면 이론적으로는 1초만에 닫힐거라고 하는군요. 이것도 전 이해가 힘들더라고요. 도사님들이 곧 나타나셔서 설명을 해주셨음 좋겠습니다!
15/06/14 14:36
달에 생기는 그림자가 손보다 크다라는 가정은 광원이 면광원이 아니라 손보다 작은 점광원 같은 형태라는 건데 그렇게 되면 그림자가 손보다 빠르게 움직이는게 전혀 이상하지 않습니다. 각속도는 같거든요.
그리고 이론적으로도 가위는 1초만에 닫히지 않을겁니다. 다른 예로 1광년짜리 딱딱한 막대의 양 끝을 잡고 있다가 한쪽을 밀면 다른쪽은 바로 밀리지 않고 1초 이상 걸립니다.
15/06/14 14:20
네 그렇죠. 그림자가 서로 붙는건 회절로 설명해야되는데
스크린과 가위 사이의 거리가 매우 멀다는 가정에서는 회절 효과가 거의 안 보인다고 봐야될 것 같습니다. 가위 이후의 이야기는 사족이라고 봅니다.
15/06/14 14:41
유툽댓글에서도 많은 이야기가 오고 가고 있네요.
Surely the shadow on the moon reference is not correct. The shadow on the moon of your finger would not move instantly, since the photons from the light source would take time to get to the moon from the light source to hit the moon and replace the shadow. Am i missing something here? (달에 비친 손가락그림자가 순간적으로 이동할 순 없다. 왜냐면 광자가 달에 도착해서 그림자가 광자를 대체하기까지 시간이 걸리니까. 내가 잘못 알고 있나?) 마이클이 한 말은 이건가봐요. "You're projecting a shadow on object of diameter X. This object is Y distance away from the origin of the projection. You could move your shadow the entire diameter of X faster than the speed of light, although it does not break any laws because the light is only going Y distance in an appropriate amount of time, no information was transmitted by the shadow either." 지름이 X인 물건에 빛을 비추어 그림자를 만들어 냈어요. 그 물건은 빛으로부터 Y만큼 떨어져 있어요. 이걸 막 움직이면 지름이 줄거나 늘어나면서 움직이는 게 보일거잖아요. 그렇다면 지름이 늘어난다는 건 빛보다 빠른 듯 보이는 거거든요. 그런데 이게 빛보다 빠르니 안 빠르니 이야기할 게재도 못되고 물리법칙을 거스르는 것도 아니래요. 왜냐면 물체와 그림자 위치사이의 거리 Y는 나름의 적절한 시간에 따라 움직이는 거기 때문에요(아... 그래서 은때까치님 말씀처럼 시간이 다르게 흐르는 거군요). 이 때 그림자에 의해 전달된 정보는 전혀 없다는 말은 무슨말인지 잘 모르겠네요. 그림자는 광자의 부재일 뿐이니 광자의 숫자가 줄어들었다거나 한 게 아니다 이런 말일까요?
15/06/14 14:45
이런 댓글도 있어요.
I was called an idiot for asking this 4 years ago in physics, who is the idiot now! 4년 전 물리학 시간에 나도 이걸 물었는데 나더러 바보랬어. 누가 바보냐! Our teachers don't even know enough to answer similar questions i ask them... 선생님들도 비슷한 질문 해도 잘 모르더라고... I asked this today and everybody in my class made fun of me. 오늘 이거 질문했더니 반 애들이 날 놀리더라. 음.. 전 전공자가 아니라서 모르겠고 얘네들은 고딩들인가 봐요. 저런 질문을 할 수 있단 것도 참 대단하네요.
15/06/14 14:53
그림자가 제 손가락에 반응하는건 빛보다 느리겠지만, 그림자가 움직이는것은 충분히 빛보다 빠를수 있죠.
근데 그건 아무 의미가 없는거라서..(그림자가 움직이기 전 위치에서 조작을 할 수 있는게 없습니다. ) 마치 몇광년 떨어진 두 행성에 신호를 보내는데, 제 3의 행성에서 동시에 보낸 다음에, 두 행성사이에 초광속 통신이 이루어 진것처럼 우기는거랑 비슷한거죠...
15/06/15 11:49
+1 이게 정답이죠.
A와 B로 즉, 서로 다른 방향으로 '빛의 속도로' 정보를 송신했을 뿐인 거지, A에서 B로 이동한게 아니죠.
15/06/14 15:33
이거 달에다가 사다리 연결해서 빛보다 빨리 도는 방법이라고 하는 거랑 같은 논지 아닌가요? 곰곰히 생각해보면 있을 수 없는 가정을 이용해서 있을 수 없는 현상을 이끌어내는 거죠.
15/06/14 15:35
저런걸 그림자가 이동한다고 봐야 될지(연속성이 있는지 여부에 관하여) 새로운 그림자가 생긴다고 봐야할지 모르겠네요. 흥미로운 이야기 감사합니다.
15/06/14 16:37
저도 사실 그림자가 이동한다고 말하기는 어렵다고 생각합니다. 그림자에 실체가 있는 것은 아니니까요.
제가 든 예에서도 그림자가 동일한 속도로 (1년 동안) 6광년을 이동하는 것이 아니라 1년 후에 (갑자기) 거의 순간적으로 이동하죠. 하지만 인간의 인식이라는 관점에서 보면 그림자가 이동하는 것처럼 보인다(착각한다)라고 말할 수는 있을 것 같습니다.
15/06/14 17:21
빛보다 빠른게 없다는 것은 질량을 가진 것에 대한 이야기 아닌가요?
E= MC^2라서 속도가 광속에 가까워질 수록 무한대에 가까운 에너지가 필요하기 때문에 없다는 것이죠. 그래서 질량이 없다면 에너지도 없으니까 빛보다 빠르다고 해도 상관 없는 걸로 이해하고 있습니다. 예로 초창기 우주의 팽창 속도는 빛보다 훨씬 빠르지만, 공간은 질량이 없으니 빛보다 빠르게 팽창이 가능하죠.
15/06/14 19:21
크크크 동영상은 안봤지만 설명하신 글만 보고 써보자면 정보든 빛이든 송신자는 누구며 수신자는 누군지 정확하게 정의한 다음 송수신자 간의 속도를 다시 생각해보면... 말이 안됩니다. 그래서 information이 0이라고 했나보네요. 해당 비디오 클립은 간단한 상황을 더 헷갈리게 만드는 비유들을 이것저것 사용해서 그럴듯 하게 보이도록 한 것 같습니다.
A가 빛을 쏘아 A로부터 같은 거리만큼 떨어진 B와 C가 동시에 그 빛을 관측했다고 치면 B는 C로부터 얼마나 멀리 떨어져 있건 간에 0의 시간 만에 C가 획득한 정보를 알 수 있습니다. (무슨 말인지 헷갈리시면 일직선 위에서 A를 0의 좌표에, B와 C를 각각 -1, 1의 위치에 두시면 됩니다) 빛은 유한한 속도를 가지므로, 또 B와 C가 정보를 동시 획득한 것은 무한대의 속도를 가진 무언가에 의해 전달되었다고 본다면 그 무언가는 빛 보다 빠르다는 이야기랑 마찬가지 이야깁니다. 다만 그 정보는 그 B혹은 C에 대한 어떠한 추가 정보도 갖고 있지 않습니다. 무조건 A의 송신 정보밖에 가지고 있지 않고, B가 얻은 정보는 완벽히 C가 얻은 (A가 송신한) 정보에 의해 결정되므로 정보량이 0입니다. A에서 B, C로의 정보량은 존재하냐 B와 C간의 정보량이 전혀 없습니다. 다만 약속된 프로토콜에 의해 B와 C는 서로가 같은 정보를 받았겠거니 하는 것을 추측할 수는 있게 됩니다. 그러나 이 정보는 완벽하게 A에 의해 결정되고, B와 C 간의 송수신이 아니기 때문에 그 어떤 정보도 주고 받지 않은 것입니다. 따라서 B에서 C로 혹은 C에서 B로 빛보다 빠른 속도로 무언가 전달한 것은 없는 셈입니다. 이러한 메커니즘을 이용해서 A가 무언가 송신하도록 하여 B->C로 정보를 전달하기 위해서는 결국 B->A로 정보를 보내야 하므로, time(B->A) + time(A->C)를 생각해보면 빛보다 빠르게 무언가 전달한다는 것은 말이 안되는 일입니다. (B에서 A로 무언가 빛보다 빠른 방법으로 정보를 보낼 수 없는 이상... 결국 다시 같은 문제로 돌아옴)
15/06/14 19:39
그림자 이야기로 다시 생각해보면 지름이 줄거나 늘어나거나 하는 것이 같은 그림자 경계에 있는 관측자 입장에서 맞은편 그림자 또한 줄어들거나 늘어날 것이 결정되어 있음을 알 수는 있겠으나(사전 약속에 의해) 그것은 빛보다 빠르게 보이지는 않습니다. 실제로 그렇게 줄어들거나 늘어나는 것을 관측하기 위해서는 결국 빛의 여행시간만큼 소요됩니다. 결국 서울-대구-부산으로 이어지는 KTX 에서, 중간에 위치한 대구에서 서울과 부산으로 각각 KTX를 통해 물건을 전달한다면 서울과 부산에 있는 사람은 서로가 물건을 받았을 것이라는 걸 (사전 약속에 의해) 자기가 받은 순간에 추측할 수는 있습니다. 그리고 그 결론에 소요되는 시간은 서울-부산 간 KTX의 속도로 주고받는 시간보다 빠릅니다만 (그림자의 예에서 빛의 속도보다 빠르지만) 실제로 서울의 사람이 물건을 받았는지 부산이 확인하거나 관측하고 싶다면 결국 서울<->부산간 KTX를 통해 서로 정보를 교환하는 수 밖에 없습니다.
15/06/14 19:54
더군다나 A에서 B와 C로 동시에 정보를 보낼 것이라는 세팅(사전 약속)에도 시간이 소요됩니다. 이걸 고려하지 않으면 다음과 같은 궤변도 유효합니다. A에서 B로 모뎀-전화선을 통해 비트 하나를 송신할 것인데, 이 비트 하나를 받는 순간 B에서는 기존에 저장되어 있는 4기가짜리 블루레이 영화를 불러오도록 약속을 한다면, 모뎀-전화선으로 광통신보다 더 빠르게 정보(4기가 짜리 영화)를 전송했다고 우길 수 있습니다.
15/06/14 23:28
우와.......무슨 말씀인지 조금은 알 것 같아요. 제게는 가장 알아듣기 쉬운 설명을 해주신 것 같아요. 고맙습니다!
15/06/14 23:42
가위 이야기는 그렇다치고(완전강체 존재불가능),
그림자는 묘한 점이 있네요. 위의 깡디드 님 말씀대로 '그림자의 이동'이란 모양으로 인과관계를 부여할 수 없고, 따로 따로 한 쪽에는 빛이 비치다가 안 비치고, 다른 쪽에는 빛이 안 비치다가 비치게 되는 별개의 변화로 생각해야 하는 듯. 동영상 제작자는 가위 혹은 달사다리 이야기에서 힌트를 얻어서 빛-그림자 이야기로 전환해서 더 헷갈리게 된 것 같네요.
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