마시멜로가 빛의 속도로 지구에 떨어진다면 무슨 일이 일어날까?

(댄 트리) - 겉보기에 유머러스한 이 이야기는 파괴의 비전을 제시하는데, 작고 무해한 것이 우주적 재앙의 힘을 갖게 된다는 내용입니다.

일상생활에서 마시멜로는 젤라틴, 설탕, 향료로 만든 몇 그램 정도의 가벼운 간식에 불과합니다. 하지만 현대 물리학은 에너지가 질량뿐만 아니라 알베르트 아인슈타인의 유명한 공식인 E=mc²에도 의존한다는 것을 보여줍니다.

빛의 속도로는 질량을 가진 모든 물체가 거대한 에너지 폭탄이 될 것입니다. 그리고 만약 그 속도로 움직이는 마시멜로가 지구에 충돌한다면, 그 결과는 결코 사소한 문제가 아닐 것입니다.

먼저, 기본적인 한계를 명확히 해 봅시다. 특수 상대성 이론에 따르면, 질량을 가진 어떤 물체도 빛의 속도(c)에 도달할 수 없습니다. 속도가 c에 가까워질수록 가속에 필요한 에너지는 무한대에 도달할 때까지 증가합니다. 다시 말해, 마시멜로는 실제로 c에 도달할 수 없습니다.

그러나 가정적인 시나리오를 위해 이러한 제한을 무시하고 이론적인 관점에서만 고려하고 사탕이 빛의 속도 또는 그에 매우 가까운 속도로 이동한다고 상상해 보겠습니다.

마시멜로의 무게가 5g, 즉 0.005kg이라고 가정해 보겠습니다. 이 질량을 E=mc² 공식에 따라 완전히 변환했을 때의 에너지는 다음과 같습니다.

이는 TNT 10만 톤(100킬로톤) 이상에 해당합니다. 만약 이것이 빛의 속도로 지구에 충돌한다면, 방출되는 에너지는 핵무기만큼이나 파괴적인 폭발을 일으킬 것입니다.

흥미롭게도, 역사적 사건과 비교해 보면 이 수치는 그리 과장된 것이 아닙니다. 1908년 퉁구스카 사건은 시베리아 상공에서 작은 운석이 폭발하여 TNT 10~15메가톤에 해당하는 폭발력을 방출하여 2,000km² 면적에 걸쳐 수천만 그루의 나무를 쓰러뜨린 사건입니다.

100킬로톤급 TNT 마시멜로를 사용한다면, 폭발 범위는 퉁구스카보다 작지만 대도시 하나를 완전히 파괴할 만큼 충분합니다. 발생하는 열은 반경 몇 킬로미터 내의 모든 것을 불태우고, 충격파는 수십 킬로미터까지 퍼져 나가 건물을 파괴하고 막대한 사상자를 발생시킬 것입니다.

그뿐만 아니라, 마시멜로가 빛의 속도로 대기권에 충돌하면 상호작용이 극도로 격렬해질 것입니다. 마시멜로 앞의 공기는 플라즈마를 형성할 정도로 압축되어 밝은 빛과 끔찍한 열을 방출합니다.

이 작은 물체는 초고속 유성으로 변할 수 있지만, 일반 유성처럼 녹아내리고 타오르는 대신 땅에 닿자마자 에너지를 방출할 것입니다. 거대한 충돌 분화구가 형성되고, 불기둥과 먼지 구름이 성층권까지 치솟을 수 있습니다.

빛의 속도로 지구로 떨어지는 마시멜로를 묘사한 그림(사진: Whatifshow).

핵폭탄 몇 개만 투하되었더라도, 국지적인 충돌만으로도 작은 "인공 겨울"을 초래하기에 충분했습니다. 충돌로 인한 먼지는 몇 주 동안 햇빛을 차단하여 국지적인 기온 하강과 농작물 실패를 초래할 수 있었습니다.

이런 상황이 인구 밀집 지역이나 산업단지 근처에서 발생한다면 화재, 폭발, 오염의 연쇄 효과로 인해 그 결과는 몇 배나 더 심각할 것입니다.

다른 관점에서 보면, 이 시나리오는 마시멜로의 순진한 이미지와 물리 공식에 숨겨진 무서운 에너지 수준 사이의 대조를 강조합니다.

어린 시절과 달콤한 기쁨을 떠올리게 하는, 겉보기에 무해해 보이는 물체가 속도 변화로 인해 파괴의 원인이 됩니다. 이는 물리적 세계 의 모든 것에는 인간의 직관을 훨씬 뛰어넘는 숨겨진 면이 있음을 일깨워줍니다.

물론, 이 시나리오는 모두 가정일 뿐입니다. 현실적으로 질량을 가진 물체를 빛의 속도로 가속하는 것은 불가능합니다.

CERN의 대형 강입자 충돌기(LHC)와 같은 대형 가속기 속 입자조차도 빛의 속도의 99.999999%로만 이동하며, 사탕 한 조각에 비하면 무한히 작은 질량을 가지고 있습니다. 이는 이러한 가정의 불합리성을 더욱 입증하는 동시에, 물리학이 밝혀낼 수 있는 에너지 규모에 대한 더 나은 이해를 제공합니다.

이 시나리오를 생각해 보면, 상상력의 일종의 "물리화"로 볼 수 있습니다. 작은 사탕 조각이 우주의 숨겨진 힘을 상징할 수 있다는 것입니다. 이는 과학 의 세계에서 사소하고 우스꽝스러워 보이는 것들이 때때로 지구 생명의 연약함에 대한 심오한 생각을 불러일으킨다는 것을 보여줍니다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/dieu-gi-xay-ra-neu-mot-vien-keo-deo-roi-xuong-trai-dat-voi-toc-do-anh-sang-20250915232717466.htm