03.03 一根针以光速击中地球会有什么后果?

悠悠忽远


一个物体的运动速度越大,其动能就越大,撞击到人的话对人的伤害往往就越大。宇宙中物体的速度极限是光速,要将一个物体,哪怕是质量很小的一根针加速到亚光速也需要惊人的能量。经常会有人问这样的问题:一根针以光速撞击地球会有什么结果?

首先需要知道,针是有质量的物体,根据爱因斯坦的狭义相对论,物体的速度越大,其质量也就越大。当物体的运动速度趋于光速时,质量会趋于无穷大。将物体加速到这种程度需要的能量会是无穷大,故不论是一根针,还是一个质子、电子,都不可能以光速运动。

如果一根针以非常接近光速的速度从宇宙中飞来去撞击地球呢?这根针携带的能量与其具体速度有关系,如果针的速度是光速的99%,针携带的能量大约是其静止质量的7倍;如果针的速度是光速的99.99%,能量大约是其静止质量的71倍;速度进一步增大为光速的99.9999%,能量就能超过其静止质量的700倍。可见在非常接近光速的程度,速度的稍微变化就能很大程度地影响能量。像大型加速器,基本不会说能够将电子或质子加速到光速的百分之多少,只会说能够将电子或质子加速到多高的能量。

沙子也好,针也罢,它们都是宏观物体。宇宙中尚未发现有宏观物体能够以接近光速的速度到达地球附近,一根针以光速的99.99%撞击地球的话,假设针的静止质量是0.2克,这样这根针携带的能量就高达1.27乘以十的18次方之多。这个能量相当于两万多枚广岛原子弹爆炸释放出的能量,或者数枚沙皇氢弹爆炸释放出的能量。

也许有人会以为这根针以这么大的速度撞击地球肯定会穿透地球,只会将很少一部分能量留给地球。其实并不是这样,这根针很可能在地球大气层中就变为一束撞向地球的高能粒子。

一个直径数米的小行星进入地球大气层中可能会被烧尽,你可以说这是由于小行星和地球大气分子相撞的结果。亚光速飞行的针与地球大气层中的气体分子的撞击会更加剧烈。

组成物质的原子是由原子核和核外的电子组成,原子核集中了原子的几乎所有质量,并且原子核的直径会在原子直径的五分之一以下。这样电子的活动空间显得非常“空旷”。这根针以那么高的速度撞向地球,地球大气层中的气体分子会不断和它相撞。由于电子的质量远小于原子核的质量,电子首先会被撞得四分五散,而针里的原子核还相对集中在一束中继续向地球奔去。在继续向前飞奔的过程中还会有气体分子的原子核不断和针带来的高速原子核发生碰撞,原子核碰撞的碎片也会四处飞奔,并且有可能继续撞击其他原子核。在一次次的碰撞中,那根针最终散落成一堆亚原子粒子。

如果附近100千米左右的范围有人类,人类会毁于剧烈碰撞释放出的高能伽马射线及中子,其他生命也难以在这场灾难中存活。整个事件无异于在高空中进行了一次强烈的核爆,有数个沙皇氢弹一起爆炸。一次这样的撞击倒是还不至于让人类灭亡,若是地球隔三差五地就遭遇一次这样的撞击,地球上就不会有生命。幸亏宇宙中没有这样的亚光速宏观物体撞击地球。


刁博


在过去45亿年里,地球不断遭受了大大小小的太空岩石的撞击。最近一次严重的小行星撞击地球事件发生在6500万年前,当时一颗直径至少10公里的小行星(希克苏鲁伯陨石)以大约20公里/秒的速度撞击了地球,由此引发了物种大规模灭绝。然而,地球本身却没有什么事情。

如果是一根针以光速击中地球会有什么后果呢?

根据经典物理学的动能公式:

Ek=1/2mv^2

一根以光速运动的针所具有的动能并不大,因为针的质量非常小,大概只有0.2克,其动能大约为9×10^12焦耳。相比之下,虽然希克苏鲁伯陨石的速度远低于光速,但它的质量非常大,达到了10^15千克,所以它的动能可达2×10^23焦耳,这要远高于以光速运动的针的动能。

因此,从经典物理学角度来看,针的动能其实并不大。当然,考虑到针的体积较小,它的穿透力会更强一些,对地球的局部破坏可能会更加严重。

但事实上,上述的计算是错误的。光速运动的针所具有的动能并非只有这么一点,它的破坏力其实非常强大,在某种意义上,强大到足以摧毁整个宇宙,更何况是地球。

一旦涉及到亚光速和光速运动,经典力学不再适用,而是需要考虑相对论:

可以看到,当速度逐渐接近光速之时,物体的动能会变得越来越大。当速度无限接近光速时,即便是针甚至是微小的原子,所具有的动能都是无限的。如果针的速度达到光速,它所具有的动能不但能够直接摧毁地球,而且就连宇宙都无法幸免。但这种设想是不会成立的,因为宇宙没有无限的能量把一根针加速度到光速,拥有静质量的针只能以低于光速的速度运动。

那么,针的速度达到多快可以撞毁地球呢?

组成地球的物质通过引力紧密束缚在一起,为了把这些物质完全分开,使得它们无法继续通过引力结合在一起,这需要超过地球引力结合能的能量。据估计,完全破坏地球所需的能量大约为2.24×10^32焦耳,这是一个不小的能量。

根据相对论的动能公式来计算,当一根针的速度被加速到光速的99.999…30个9…99967%之时,它可以完全撞毁地球。事实上,《三体》中摧毁恒星的“光粒”就是利用了这种原理。

那么,为什么我们平时不用相对论呢?

在速度远低于光速的情况下,相对论的动能公式经过泰勒级数展开之后,可得经典物理学的动能公式:

由于涉及相对论的计算比较繁琐,而我们平时所接触到的速度通常远低于光速,所以使用更简单的经典物理学就足够了。


火星一号


根据相对论速度公式,给一个物体0.9……光速/秒的加速度,不管经过多久的时间,这个物体都无法加速到光速。相反的情况下,给一个以光速运动的物体加一个0.9……光速/秒的反向加速度,不管经过多久的时间,这个物体的运动速度还是光速。所以光速是无法减速的,一根针以光速击中地球,如果这根针的心情好,不释放能量,对地球就没有任何影响,像中微子一样穿过地球。如果这根针的心情不好,释放无限的能量出来,地球就只能先跳出三界之外,不在五行之中,跑去四维空间里躲避灾难,等针飞过之后,再回来。

爱因斯坦少年时期,接受宗教唯心主义教育,后来投机科学,不懂基础物理才会提出相对论,如果他有学过机械波传播知识或者牛顿力学就不会再提出相对论,因为用波在相同状态的介质中传播速度恒定不变,或者用牛顿力学的参照系速度为零,都能解释迈克尔逊莫雷实验结果,爱因斯坦光速不变原理来解释简直就是在脱裤子放屁!


太上邪神


别说是以光速,就是以十倍光速直击地球,也不会造成什么伤害,因为,一根针的质量实在是太小太小了,小到可以忽略的程度。最终的结果是针击到地球表面,瞬间气化,当然会有爆炸声音,只不过这种爆炸可能像大些的鞭炮燃放的声音。


老大145160467


原创思想,一根针以光速击中地球会有什么后果?如果有这样的物质性针能有光速这个速度的,那所有的天体恐怕都所剩无几了。光速与物质性的针是不同性质的,或说是不同波段性频率的运动性的,而针就无法以光速的速度而击中地球了。但除非将这根针溶化为火光,而化出的火光速就可以击中地球了,但这样的火光对于地球而言,就什么事也是没有的,更说不上会有什么后果的了。但对于这根针而言,亦只是转化为其它的质量性能量性而已的了。


踏浪而来37326050


一根针的质量和动能有多大咱就不说了,关键是地球可不是气球,就你那一根破针还想怎么的?

再说了,那针是谁扔过来的?


乐乎斋牧云山人一笑


宇宙无限大,所以一切皆有可能。

类似的问题多了去了,譬如一滴水以光速撞击地球会产生什么后果?一个人能以光速运动吗?开动脑壳想的话,脑壳会很痛的,尽管现阶段只能把这些问题当做小说看啦。

宇宙中黑洞是实际存在的,那么当地球被黑洞吞噬而变成暗物质,人类卑微命运是又会有怎样的变化?

别说不可能,一切皆有可能!因为宇宙无限大,大到不可想象!


故园春秋892


针射质量较轻,但在光速之下,它的能量会无穷大。它可以穿透地球表层,足以引起氢弹一样爆炸。它可能会到达下地幔层,对地球板块组合形成冲击。


手机用户54578927414


这个问题让我想起一个网络问答题,说假如在高空落下一滴水,砸在人身上,会对人体造成多大的伤害?一些数学博士,物理博士开始用公式运算,一个个忙的满头大汗不亦乐乎!这时从外面进来一个保洁员阿姨,这个保洁员阿姨家里很穷,从小到大也没有上过几天学,她就说了一句话,让那些数学博士,物理学博士哑口无言,那个保洁员阿姨说:难道你们没有淋过雨吗?




海边光脚


看了所有的评论,一群科盲,一群对光速一无所知的人在这里讨论的口水流[捂脸]

稍微了解爱因斯坦相对论就知道,有质量的物质达到光速后质量趋向无穷大。一个质量无穷大的东西撞击地球你说会咋样


分享到:


相關文章: