假如有一滴水以無限接近光速的速度撞擊地球,會怎麼樣?

Apple-King

如果真有一滴水以無限趨於光速的速度撞上地球,結果將會導致地球完全毀滅。因為這滴水具有無窮大的動能,地球完全無法承受這樣的衝擊。那麼,為什麼一滴水的速度在無限接近光速時,其動能會變得無窮大呢?如果按照Ek=1/2mv^2這個公式來計算動能,即便物體的速度達到光速,物體的動能不也是有限的嗎?

簡單來說,這是因為物體的運動質量會隨著速度的增加而增大,尤其是在速度接近光速時,運動質量將會趨於無窮大。因此,在這種情況下,不能再按照質量不變來計算物體的動能,而需要使用到如下的相對論動能計算公式:

其中m0表示物體的靜止質量,v表示物體的速度,c表示光速。

可以看到,無論物體的靜止質量有多小,只要不為零,當速度足夠接近光速時,它的動能都會變得無窮大。如果水滴能夠達到如此高的速度,那麼,它在撞擊地球時,將會完全摧毀地球。

事實上,考慮到地球的引力結合能,水滴的速度並不需要無限接近光速,只要當水滴所具有的動能超過地球的引力結合能即可摧毀地球。組成地球的物質通過引力結合在一起,想要把這些物質完全拆散,就需要克服使物質通過引力作用結合在一起的能量,這就是引力結合能。據估算,完全摧毀地球所需的能量為2.24×10^32焦耳。一般情況下,一滴水的體積約為50微升,那麼,一滴水的質量大約為50毫克。把上述數據代入相對論動能公式計算可知,只要一滴水的運動速度達到光速的99.99999999999999999999999999999999999998%,那麼,它所具有的動能將足以擊毀地球。


火星一號

實話說悟空裡面好多人都想毀滅地球,前不久我剛回答一個多少枚核彈能夠炸燬地球,現在又是一滴水撞擊地球,我想說..........


首先在不考慮這滴水如何加速到光速、在加速到光速之前早已經蒸發、或者宇宙空間中不存在地球上水這種形態這些問題之後,我肯定的告訴你地球會被撞的四分五裂!

這滴水所具有的能量

如果真有一滴水能有無限接近光速的速度,那麼這滴水具有的能量就要好好算算。首先利用簡單的動能公式肯定是不合理的,因為相對論認為物體的質量會隨著速度的增大而增大,尤其是在接近光速的時候,這滴水的質量就讓你無法想象!


那麼我們先假設不考慮相對論效應看這滴水能有多大能量:E=1/2mv^2,一滴水質量大概為50毫克,帶入可以得到能量大約為:3.61*10^14焦耳,大概相當於8.6*10^4當量的核彈爆炸所具有的能量,這個能量比“小男孩”還差一些!所以如果是這種情況不存在毀滅地球!

但是當我們迴歸正確方向,考慮相對論效應時這個能量可就要大到你無法想象了!我們導出相對論動能公式:M=Mo/√(1-v^2/c^2)(1) E=mc^2 (2)

W=Ek1-Ek2=△Ek (3)


聯立三式可得相對論動能計算公式: m0是物體靜止質量,V是物體的速度,c是光速。

多大的速度能夠毀滅地球

從上面我們可以知道這滴水的能量與光速之間的關係,這樣的話我們只需要知道毀滅地球需要多大能量就可以得出這滴水需要多大速度了!



在我前面的回答中就曾說過地球結合能這個概念,其大小約為

2.24*10^32焦耳!這個能量相當於535萬億億噸TNT當量的核彈爆炸釋放的能量!將這個能量帶入相對論動能計算公式可得這滴水在速度達到99.9999999999999....8%接近光速時就可以達到將地球炸的四分五裂的效果!(與@火星一號 算出的答案是一致的)


所以這也給我們說明了光速的神奇,所有事情在接近光速時都會發生奇妙的現象或改變!

還有以後能不能不要拿地球舉例呀!!!!


科學認識論

一滴水,如果能無線接近光速撞擊地球地球還是地球只是多了一滴水形成的能量。

用質量能量轉換公式可以知道。一滴水的能量不足以損害地球。
E=Mc^2



也許有人會強調將物質加速到接近光速,物質的能量會變成無窮大。但是這裡面有一個前題就是該閉合系統的無窮大。一滴水的無窮大,在地球看來就是它的全部質量轉換的能量。



當然地球人也沒能力將一滴水加速到無窮大。因為如果這滴水和地球形成一個閉合系統則會耗盡地球的全部能量。


科學無止境

引力只適用不超過溫度極限本值低溫的固體運動過程;斥力適用超過溫度極限本值高溫的氣體、分子、電子、光子、量子等物體的運過程;常力則適用具有相當的引力、同時又具有相當的斥力本值的液體運動過程。水是屬於常力運動過程的範疇。根據力溫守恆第五定律:一、物體體積的立方及其內部質能的密度比重與物體外部時空中的力量效同相互轉化的溫度呈正比例關係;反之則反之。二、物體內部質量的密度越高、蘊蓄的能量越多、物體外部呈現的體積越大、比重越重、對外部時空相對作用的力量就越大、相互轉化的溫度就越高。三、物體的力量等於本值的溫度根3次方整體尺度,與整個外部時空周邊分支維面距離平方尺度呈反比例關係。所處時空周邊相作用的力量效同相互轉化的溫度與物體的距離平方尺度越近,力量就越大、溫度就越高;反之則反之。

因此:當水接近光速撞擊地球將迅速變化成氣體溶化成光子“撞擊地球"。


請求合作

當高速運動的物體,特別是接近光事的物體運動,常規牛頓熱力學已經不適用。正好,愛因斯坦的相對論顯得尤為重要:

E=Mc^2

一滴水的質量是多少呢?姑且算它0.001kg,那麼,接近光速撞擊地球,那麼取c=300000km/s。此時它的能量為:

E=0.001*300000^2

大伊萬的威力達到了五千萬噸TNT爆炸當量,相當於 2.1×10^17 焦耳能量。

試想下,兩者對比。

(大伊萬,人類歷史至今最大威力的核彈)。

雖然地球不會被毀掉,但是造成某個範圍的劇烈毀滅也是有可能的。


科技秘曝

說實話,這個問題基本沒什麼意思,因為現實根本就不存在這種可能。



其實哪怕水滴的速度達到300m/s,那產生的危害也是可怕的,類似於一顆子彈擊落到大地上,所到之處,寸草不生啦。

順便科普一下: 正常雨水落到地面的速度大概在1~10m/s。小雨的速度大概2、3m/s,即使是瓢潑大雨也就10m/s左右。這主要是由於雨水降落過程受到空氣阻力的影響,在最初的短暫加速後,差不多以勻速做自由落體。

當雨滴受到的空氣阻力等於自身的重力時,雨滴開始進入勻速下落階段,直至到達地面。物理學上把這個勻速的速度稱之為物體的收尾速度。



一五一十聊真相



看到這個問題讓我想起了一個笑話:一個小學文化程度的人在博士群裡提了一個問題,一滴水從數千米高空自由落體砸在人身上會有什麼後果?博士群頓時炸了鍋,什麼定理、公式、開方、力學等等,爭論的面紅耳赤。最後這個小學文化程度的人弱弱的問了一句:你們淋過雨沒有?頓時群裡鴉雀無聲。

感覺這個題主看著各位答主的科學鑽研精神,個個都在公式定理的忙活著,正在一旁抿嘴狡黠的微笑。因為這個假設根本沒有存在的可能,我的數理化水平最多隻有小學水平,所以沒有辦法用公式定理計算出一滴水加速到光速會產生什麼後果,但是我知道一滴水加速到一定速度就會氣化分裂,到光速這滴水再入大氣層早都不存在了,自然無法擊中地球產生危害。


從這個問題可以看出,腦筋急轉彎在學術研究上其實挺重要的。一個人擁有多麼深厚的學識不是最重要的,最重要的是有沒有廣博的見識,能不能一眼看透事物的本質。本質已經不存在了,你還捨本求末一步一步的去折騰,豈不是在浪費時光,空耗生命?

這或許就是對“洞明世事皆學問,人情練達即文章”的最好註釋吧。


謝金澎

什麼事都不會發生。因為地球有大氣,如此高的速度,水滴直接和大氣分子互相電離後聚變釋放了(氕也可以聚變),一顆美麗的煙花而已


這種問題沒有實際探討的價值,包括我第一段說的結論也可能是錯的。因為這個問題的就是建立在不切實際的物理基礎上。

①除了光以外,實物粒子必須要經過加速才能產生速度上的變化,雖然一滴水的質量不起眼,但是達到光速也就意味著無窮的推力輸入,顯然不可能

②如果只是靠引力,從無窮遠處(引力勢能為零),依靠引力的加速,最終水滴降落地球的速度只是第二宇宙速度


宇宙空間並不空,星際塵埃、恆星的太陽風也是存在的,只要撞到,水滴就沒了,因為水裡面有太多的氫了

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普

地球平安無事!用不著杞人憂天。也用不著拿出千萬個推理公式演算證明。很簡單,一滴水的動能再大,水滴的體積跟地球的體積相比,簡直就是一個病毒和一座大山對比,一個病毒能毀滅一座大山嗎?一滴水以無限接近光速撞擊地球,最多隻能是:像光子穿透玻璃那樣穿透地球,根本無法撞毀地球。什麼質能公式E=mc^2之類的東西?在這種情況下,只能是算算一滴水所擁有的理論能量而已。


用戶mg6c58yiq4

死翹翹唄!還能怎麼樣?

好處也是有的。

因為無限接近光速,所以水滴沒撞之前,你都不知道這事。撞了以後瞬間完蛋,所以你還是不知道這事。乾脆利落無痛苦!


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