흠냐.. 제목이 반말처럼 들리나요? 죄송합니다. 글자수 제한 땜에.. 어쨌든, 아까부터 누누히 말씀드리지만 강체는 '상대론적으로 아무런 의미가 없는 개념!'이란 말입니다. 단지 뉴턴 역학적으로 의미있는 근사일 뿐이지요. 물리학의 정의란 수학의 정의와 아주 다릅니다. 수학적 정의는 순수한 이론적 추론에 바탕을 두고 있기 때문에 어떤 때는 맞고 어떤 때는 맞지 않고 할 이유가 없습니다. 하지만 물리적 정의는 관측 결과에 바탕을 두고 있기 때문에 지금까지 관측한 것과 전혀 다른 행동을 보이는 물리적 환경이 발견되면 그곳에서는 적용할 수 없지요. 강체의 정의를, 뉴턴역학적으로 보면 '어떤 상황에서도 변형되지 않는 물체'라고 볼 수 있습니다. 이것 자체가 이상적인 근사일 뿐 (마치 고등학교 물리 교과서에서 하늘에 던진 공의 운동을 계산할 때 공기저항을 무시하는 것처럼) 실제로는 존재할 수 없는 개념임은 상대론이 나오기 전부터도 누구나 다 알고 있는 사실이죠. 하지만 실제로 많은 물체가 많은 상황에서 거의 '이상적인 강체'와 별 차이없는 행동을 보이기 때문에 이 개념은 상당히 쓸모가 있는 것입니다. 하지만 상대론적인 환경에서는 강체란 것이... 글쎄요, 거의 힘을 가하지 않는 상황이라면 물체도 거의 변형되지 않을 수 있으므로 '편의상 변형되지 않는다고 가정하자'할 수 있겠지요. 우주선이나 기차가 나오는 수많은 사고실험에서 우주선이 엄청난 속도로 인해 휘어 버릴 가능성을 생각하지 않는 것처럼... 하지만 분명 힘을 가하고, 그 힘의 전달이 중요한 요소가 되는 실험이라면, 도대체 강체란 것은 존재할 수가 없는 것입니다. '강체를 어떤 상황에서도 변형되지 않는 물체라고 가정하자. 그러면 상대론적으로 강체 내에서 힘은 빛의 속도로 전달된다.'라고 주장하시는 분들이 계시는데, 이제 그 주장이 잘못되었음을 보이겠습니다. 강체의 질량이 유한하다고 칩시다. (물론, 많은 물리적 실험에서 어떤 물체의 질량이 다른 관계된 물체보다 아주 클 때 단순히 '무한대'로 놓고 '이 물체는 움직이지 않는다'고 가정합니다. 예를 들어서 사과가 낙하할 때 지구가 사과를 향해 떨어지는 것은 무시하는 것이지요. 하지만 지금 우리가 논의하는 '강체'는 힘을 받아서 움직이고 있으므로 질량을 무한대로 잡을 수 없겠지요.) 이제 강체의 질량을 m이라고 놓고, 한쪽 끝에 짧은 시간 dt 동안 힘 F를 가합니다. 처음에 강체는 관측계에서 정지되어 있었다고 치지요. 그렇다면 시간 dt 이후에 이 강체는 dp = F dt의 운동량을 갖고 있게 되겠지요? 따라서 강체는 움직이고 있어야 합니다. 전체가 아니라면, 최소한 일부분은 움직이고 있어야 합니다. 운동량의 총합이 dp가 되기 위해서 말이죠. 그런데, 신호 전달의 속도가 빛의 속도보다 빠를 수 없으므로 dt가 충분히 작다면 강체의 반대쪽 끝은 아직 움직일 수가 없습니다! 그런데 분명 강체의 일부분은 움직이고 있어야 하죠. 따라서 움직이는 부분과 움직이지 않는 부분이 생기고, 이것은 서로간의 상대적 위치가 바뀌고 있다는 얘기가 됩니다. 즉, '변형'이 일어난다는 것이죠. 따라서 상대론적으로는 강체란 물건은 도대체가 존재할 수가 없습니다. 다른 말로 하면, 제가 누누히 주장하듯이 '강체'는 상대론적으로는 아무 의미가 없는 개념입니다. 단순히 존재하지 않기 때문이 아니라, (사실 상대론 이전에도 우리 주위의 물체가 이상적 강체가 아니라는 사실은 누구나 알고 있었지요.) 그 개념이 상대론에서 아무런 쓸모도 없기 때문에, 즉 상대론적으로 볼 때 '강체 비슷한 물건'조차도 존재할 수가 없기 때문이지요.