假如一顆子彈以光速飛向地球,地球的命運會如何?

亮灬點


如果問題的假設成立,可以很直接的說,地球將瞬間爆炸解體,灰飛煙滅!

當然,很明顯,問題的假設,不可能成立。

我們可以從兩個角度,來說明問題的假設不成立。

第一,狹義相對論下的洛倫茲變換

愛因斯坦於1905年發表《論動體的電動力學》一文中提出,牛頓的新平直時空理論只適用於慣性參考系,其出發點是基於“狹義相對性原理”和“光速不變原理”兩個假設前提,理論的核心方程式是洛倫茲變換(群),即愛因斯坦的狹義相對論。

在狹義相對論框架下,經洛倫茲變換推導出的質量方程

m=m(0)/√(1-v²/c²)

m(0)物體靜止時的質量,m為物體運動時的質量。
c為光速,是一個定值299,792,458m/s,一般取整數3.0x10^8m/s

充分表明物體的質量與運動速度息息相關。

物體運動速度v<

物體處於高速運動時,特別是當速度v→c時,分母√(1-v²/c²)→∞

低速運動:在慣性系下常見的物體運動速度均可視為低速運動。
以逃逸速度(又稱第三宇宙速度,即指在地球上發射的物體擺脫太陽引力束縛,飛出太陽系所需的最小初始速度)16.7km/s為例,其相對於光速而言也只有2萬分之一

即使是一顆普通子彈(5.8mm手槍子彈全重12.7g),當速度加到趨近於光速時,其運動狀態下的總質量也將趨於∞,遠遠大於地球質量(5.965×10^24kg)。

當一顆子彈大物體,質量為∞時,其實質已經是一個黑洞,將會吞噬周邊一切物體,別說是地球不復存在,整個太陽系也將無法倖免。

第二,廣義相對論下的智能方程變換

廣義相對論是在狹義相對論基礎上的完善和擴充,是描述物質間引力相互作用的理論體系。

其中最重要的組成部分是愛因斯坦的質能方程及推到公式。

質能方程E = mc²

E=E(k)+E(0)=mc²=m(0)c²/√(1-v²/c²)
=m(0)c²·(1-v²/c²)^-1/2
=m(0)c²·(1+1/2·v²/c²+3/8v^4/c^4+···)

物體處於低速運動時,總質量可以近視為物體靜止時的質量,則

E≈m(0)c²+1/2m(0)v²⇒E(k)=1/2mv²(即慣性系下的動能公式)

物體處於高速運動時,速度越大,越趨近於光速c,則

由E=m(0)c²/√(1-v²/c²),可以看出v²/c²比值趨近於1,分母√(1-v²/c²)趨近於0,分式1/√(1-v²/c²)則趨近於∞。

所以,對於任何物體而言,要將其不斷加速,為其所需提供的能量也不斷增加。

若要速度無限趨近於光速,則為其(即使是一顆子彈)提供的能量也將趨近於∞,事實是不存在∞的能量,更沒法將∞能量全部集中於子彈加速。


綜上,以光速飛行的子彈的假設不可能成立,即使是無限趨近光速,也是極為難以實現的。


一週刊


人類走出地球的那一刻,看到浩瀚的宇宙,才明白地球的渺小,人類的渺小。不過人類不會被宇宙的神秘和浩瀚嚇倒,反而激發了人類探索宇宙的精神,不將宇宙的終極奧秘搞清楚絕不罷休。

不過,想要探索宇宙可不是那麼容易的,雖然人類現在有非常先進的天文望遠鏡等觀測設備,可以看到很遠的宇宙深處,但這種探測方式只能觀測一個很模糊的大概,想要真正弄明白某個星系,某顆行星的具體情況,還是需要近距離觀測才行。

想要到達宇宙深處去探索,可不是那麼容易。宇宙的距離是以光年為單位,與之對應的速度也是以光速為基本單位。光速在我們看來那是不可想象的速度,但在宇宙的浩瀚面前,光速也只能算是基本的速度,就好比我們的基本距離單位米。

浩瀚的宇宙中,銀河系只是無數星系中一個微不足道的小星系,但就是這樣的小星系,它的直徑也達到了20萬光年,以光速飛行想要橫穿銀河系也需要至少20萬年,你說光速在浩瀚的宇宙面前是不是隻是算是最基本的速度。想要真正探索宇宙,只能以光速為基本的速度單位,超越光速,實現幾倍光速,幾十倍光速,幾百倍以上的光速才行。

當然超越光速之前,我們先要將光速研究實現才行。光速對於人類來說還是非常神秘的,有人提出樣一個問題:如果一顆子彈以光速向地球飛來,地球的命運會如何?有人說這種情況下,地球可能會被摧毀,結局真的會是這樣嗎?

根據愛因斯坦相對論,物體的速度極限值是光速,物體只有無限接近光速而無法到達。在物體速度不斷提升的過程中,物體的質量也是在不斷增加,一開始這個質量可能並不明顯,但當速度開始向光速接近的時候,質量的增加會直線上升,速度無限接近光速,質量也會趨向於無限大。

根據愛因斯坦質能方程式E=mc。c為常數。當物體無限接近光速,m也就趨近於無限大。所釋放的能量更是無限大。這個無限大究竟有多大,我們不知道,我們現在還沒有辦法用無限接近光速的物體來做這個實驗,這只是根據公式得出的一個結論。那麼以光速飛行的子彈射向地球,真的能夠摧毀地球嗎?

答案是可能性不大,原因就是子彈的體積非常小,我們都知道子彈的質量一般都不大,幾十克左右。這個質量的子彈以光速飛行向地球射來時,由於速度達到了光速,子彈的質量接近於無限大,自然它的能量也是非常巨大的,這個時候的子彈的長度會收縮變長,相當於變成了一根針。

不要小看這一根細長的針,它在光速的帶動下,質量非常巨大,根據質能方式式,它的能量也達到了非常驚人的程度,絲毫不亞於一顆原子彈的能量級。雖然它的能量非常巨大,但它的作用範圍卻非常小,當它射向一個物體時,會瞬間在這個物體上鑽透一個洞,這個其實曾經有人做過這樣一個實驗就可以說明。

有人將一根鋼針,通過不斷加速瞬間射向前方的玻璃,結果這塊玻璃並沒有破碎,只是留下了一個小洞。這種現象和子彈以光速射向地球的結果是差不多的,如果這顆子彈材料非常特殊,不會被大氣層的摩擦燃燒盡,不會被地球內部的高溫熔掉,最後會將地球前後穿一個小洞,雖然會給地球帶來一定的破壞力,但這種破壞不會太大,更不會將地球摧毀。

不過,以地球上現在的子彈材料,它的密度非常小,而且子彈的熔點也比較低,因為一顆子彈以光速向地球射來,經過地球大氣層時就會開始燃燒,然後撞擊地面進入內部最後也會被地心深處的高溫熔化,最後的結局就是永久留在地核深處,當然對地球的影響還是會有,那就是會造成火山噴發。畢竟子彈是以光速飛行,它釋放出的能量非常巨大,鑽入地面會攪動地底深處的岩漿,而地球上鑽了這個一個洞,地球內部的岩漿也會在地底壓力的作用下噴發出來。

其實這種子彈的模式就是一種強大的動能武器,也是科學家一直在研究的強大武器,相信不少朋友都聽說過天基武器,就是安裝在外太空飛船上的一種鐵棒,可以把它當成放大版的子彈,它沒有什麼花銷的攻擊方式,就是在外太空給予鐵棒一定的初速度,然後這根鐵棒高速向地面撞擊,就會造成不弱於核彈的威力,而且不會有像核輻射這種汙染。

在一些科幻小說中也描述過這種強大的動能武器,宇宙中的高級文明用中子星的材料製作成像子彈一樣的物體,然後將這個物體高速釋放出去,在前進的過程中不斷加速,最後達到光速撞擊目標星球。我們知道中子彈是恆星演化而來,它的密度超級巨大,任何物體都很難經受住它的撞擊,星球自然也是,更何況還是以光速撞擊,這種情況下,中子星子彈的能量是無比巨大,撞擊任何一個星球都能夠將這個星球前後鑽透,造成巨大的傷害,如果正好對正地核撞擊,很可能就會直接導致這顆星球的生態徹底破壞。

人類現在對於光速飛行還處於理論研究階段,但相信不久的將來,我們一定可以掌握光速飛行技術,那個時候人類文明就初步進入了星際文明,可以走出太陽系,探索周圍的一些星系,同時也有希望製造出以光速飛行子彈的動能武器,在宇宙的探索中也有了強大的生存能力。


噯拍柿甁


首先告訴你,全世界所有能量,加到子彈上,都不足以把子彈加速到光速!你物理學得不好,請以後不許提問這樣愚蠢的問題!


用戶73239609943


任何有靜止質量的物體加速到近乎光速,哪怕是一顆繡花針,它的動能都是無窮大的,大到什麼程度,大到目前的數學數字都不能比喻,假設這顆子彈能夠承受住光速運動,那麼撞向地球,地球會瞬間消亡變為宇宙中的物質塵埃,動能迅速擴散衝擊太陽系,銀河系,並以亞光速繼續向宇宙擴散,場景壯觀到無法想象😱


觸你心絃


沒有任何變化。

一,一顆子彈是不可能加速到光速的。

二,如果它以光速到達地球,此時他的質量一定是零。他的到來與一束陽光照在地球上沒有區別。

三,不要再提這樣的“光速”問題了。有刷存在感的嫌疑。


轉了三十多圈的驢


有質量的物質都不能達到光速!


水177108084


我看你病的不輕,一顆子彈到底有多大能量,。


王建75954803


根據廣義相對論光速子彈的質量∞大,不存在光速子彈,如果有的話地球算毛啊!頭條不要發這種騙回復的問答好不好?


幸運之神144384211


洗洗睡吧!

目前人造物體(1毫克以上)的速度達不到光速的千分之一!


海闊天豐3


地球說,我要睡覺,別來驚吵!


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