Spør en forsker: Hva skjer når et objekt roterer med lysets hastighet?

Iver Håkon Brevik svarer på et innnsendt spørsmål om rotasjon ved lysets hastighet i dette blogginnlegget.

A purple illustration of engaging Light Speed.
En tenkt illustrasjon av lysets hastighet. Ill. Colourbox.dk.

Dette er et blogginnlegg. Det gir uttrykk for skribentens mening.

Vi har mottatt dette spørsmålet via bloggen. Send gjerne ditt spørsmål til en forsker, du også!

Spørsmål:

Hei, jeg fikk et spørsmål fra en elev i dag. Han spurte om hvor fort et objekt kan rotere, og hva sier teorien om hva som vil skje med objektet og omgivelsene dersom hastigheten blir høyere enn lysets eller nærmer seg uendelig km/t? Jeg svarte at det sannsynligvis vil dannes en virvelvind rundt objektet. Og at det til slutt ville rives i stykker/eksplodere. Eleven var ikke fornøyd med svaret og la inn at det tenkte objektet skulle tåle kraften i rotasjonen. Hva vil skje da? Jeg ble svar skyldig. Kan dere hjelpe meg?

Svar:

Hei!

Takk for spørsmålet. Det korte svaret er at du har rett! Og til antakelsen om det tenkte objektet som skulle tåle kraften i rotasjonen: det finnes intet materielt system som kan bevege seg fortere enn lyset, og det er intet legeme som kan motstå de krefter som opptrer.

Det korrekte svaret i sin helhet:

For et stivt legeme i uniform rotasjon er det jo riktig at den tangensiale hastighet v øker lineært med avstanden r fra rotasjonsaksen. Men der er en grense når v blir lik lyshastigheten c. Intet materielt system kan bevege seg fortere enn lyset. I praksis vil ethvert elastisk legeme bli slitt i stykker av enorme sentrifugalkrefter lenge før  grensen v=c blir nådd.

En kan si det slik at det er selve antagelsen om at et legeme er stivt, som  bryter sammen.

Igjen, takk for spørsmålet. Håper du fikk svar på det du lurte på. Har du eller eleven din lyst til å lese siste nytt om fysikkforskning på NTNU og SINTEF har vi mange populærvitenskapelige artikler om emnet på Gemini.no.

Hilsen Iver Håkon Brevik, Professor i mekanikk, med spesialisering innenfor fluidmekanikk og fenomenologisk elektrodynamikk