03.05 假設一個氫分子以光速撞擊人體,會不會把人體撞成粒子?

旭丿就湜遮漾紫


“您知道,187J3X1正處於像太陽一樣的穩定期,是絕對不可能成為爆發成新星的。而且我們觀測到了它被摧毀的過程:一個接近光速的物體擊中了187J3X1,那東西體積很小,他們把它叫做光粒,它穿過恆星外圍氣層的那一瞬間才從尾跡被觀測到,光粒雖然體積小,但由於十分接近光速,它的質量被相對論效應急劇放大,擊中目標時已經達到187J3X1恆星的八分之一,結果立刻摧毀了這恆星,187J3X1的四顆行星也在爆炸中被汽化。”

這是科幻小說《三體》中描述的一顆恆星被高等文明毀滅的場景。

根據愛因斯坦的公式,當一個物體的速度越快,所具有的能量就越大,而當速度越接近光速能量就越接近無窮大,當它與物體相撞,能量的釋放自然是巨大的。

但是一個氫分子(兩個氫原子組成)加速到光速,就能如網友所說的,能直接摧毀太陽,甚至是地球嗎?

你別說,這種事兒以前還真的發生過:

1978年7月13日,一個叫布戈爾斯基的科學家在檢查蘇聯的粒子加速器時,不小心被卡住了,不巧的是,此時正好有一束被加速到基金光速的粒子束經過,正巧從他腦袋中穿過,爆了頭。

老布並沒有人體爆炸,粒子加速器也並沒有損壞,地球更沒有報銷。

不過老布雖然沒有死,不過確實很受傷,半張臉癱瘓,但是並沒有影響智商,他康復後繼續從事相關工作。

沒錯,高能粒子被加速到接近光速之後,在粒子的尺度上,的確能量無窮,但放大到宏觀尺度上,它的能量就沒那麼大了。

在粒子世界裡,有一種現象叫粒子隧穿效應,指的是粒子可以穿越位勢壘的現象,大白話說,就是一座牆,一顆粒子可以不用繞,就能瞬間穿過牆體。

人體看似百十八斤的挺敦實,但在粒子“眼”裡,人體就像張漁網一樣,全是洞,如果自身沒有電荷,如中微子,穿過去就輕鬆簡單的很。

X射線拍片就是這個道理,射線可以輕鬆穿過人體,形成圖像。但是照多了沒好處,就是因為X射線在穿過身體的過程中,難免會跟組成人體的原子發生關係,進而產生損害,所以X射線不能多照,就是在這個理兒。

好玩又有趣的科普知識,歡迎關注本姑娘!


科學重口味


首先來說,這個假設在現實中並不成立,因為在宇宙中,只有電磁波(光也是電磁波的一種)才能以光速的速度進行運動,因為電磁波(光)的靜止能量等於零,想要使物質的運動速度等於光速,那麼該物質的靜止質量也要等於零,根據愛因斯坦狹義相對論中的質能公式與質速關係公式,將一個氫分子加速到光速,那麼氫分子需要的動力則趨向於無窮大,無窮大意味著沒有邊界,也就是說將全宇宙的能量都加在一起都無法將氫分子加速到光速。

下面來回答這個問題,假設一個氫分子以光速撞擊人體,會不會把人體撞成粒子?

假設一個氫分子加速到光速,由於氫原子具有靜止質量,所以根據質能公式與質速公式推導,一個以光速運動的氫原子所攜帶的動能,也就是能量則趨向於無窮大,如果使用一個能量趨於無限大的氫原子撞擊人體,人體會在頃刻之間灰飛煙滅,如果使用這個以光速運動的氫分子去撞擊太陽、或整個銀河系、乃至整個宇宙 ,那麼整個宇宙就會在頃刻之間毀滅。


用戶109554559489


答:有靜止質量的物體,只能無限接近光速不能達到光速,因為達到光速後,理論上物體的質量將會增大無限倍,這時候哪怕是一個氫原子都能毀滅地球。


在歷史上,還真有一位蘇聯的物理學家,被接近光速的質子穿過大腦,然後他在接下來的一生中飽受病痛折磨,他的名字叫做阿納託利·布戈爾斯基。

布戈爾斯基(1942.6.25~)畢業於莫斯科的工程物理學院,然後在蘇聯國家高能物理研究所工作;1978年7月13日,他在進行粒子加速器的檢查時,頭部不小心移動到了質子速的通道下,此時正好一束高能質子穿過他的頭部。

據布戈爾斯基回憶,當時他的大腦中一片空白,眼前猶如上千個太陽一樣刺眼,當時並未感覺到身體上的疼痛;隨後幾分鐘內,布戈爾斯基被擊中的一邊臉腫了起來,幾天後面部猶如燒傷般脫皮,X光顯示,他的大腦組織和頭骨也受到了嚴重的灼傷。

在接下來的幾年裡,布戈爾斯基左耳逐漸失去聽力,左半邊臉也癱瘓了,時不時地出現輕微的癲癇症狀,好在他的智商似乎沒有受到太大影響,而且一直活到了現在(77歲)。


質子其實就是氫的原子核,帶一個單位的正電荷,可以使用電場進行加速;高能質子攜帶較高的動能,當高能質子穿過人體時,會嚴重撞擊人體組織的分子結構,然後把動能傳遞給周圍分子,造成人體組織的燒傷。

在小說《三體》當中,歌者文明的清理者,拿出一粒光速粒子向三體星系的一顆恆星拋去,就徹底毀滅了這個恆星以及三體星球,這就是相對論的力量。

在核輻射中,就有中子輻射、質子輻射、電子輻射等等,這些微觀粒子以較高的速度撞擊人體,都有可能對人體的DNA造成損傷,只要這種損傷的量不大,人體是可以進行修復的。


好啦!我的內容就到這裡,喜歡我們文章的讀者朋友,記得點擊關注我們——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


不會。怎麼會撞成粒子?如果能夠把氫分子加速到光速(雖然從理論上這不可能),如果這假設真成了,那麼這個氫分子會具有無窮的能量和相對論質量!要麼這個氫分子變成一個微黑洞,要麼這個氫分子就會這麼在它經過的介質當中穿過,但這裡情況就複雜了:

氫分子持續受到某種神秘力量的加持,一直保持光速行進,不減速。

那麼這種情況,氫分子穿過人體將保持光速穿過,如果它是以黑洞的形式穿過,那麼它可能把它自己的史瓦西半徑內的物質都完全收入囊中。

  • 氫分子的質量是3.35x10^-27kg,其史瓦西半徑是rs = 2GM/c2 = 2*6.67408E-11(m^3/kg⋅s−2)*3.35E-27(kg)/299792458E2(m^2/s^2) = 4.975363375691244E-51m

  • 而這個宇宙最小的長度——普朗克長度居然都長達 1.616229(38)E−35m,因此一個氫原子的質量形成的黑洞幾乎就是微黑洞,可能瞬間就蒸發消失了。所以估計氫原子沒法以黑洞的形式穿過人肉呢!

沒有持續能量維持速度,氫分子受到物體的阻擋

在這種情況下,氫分子雖然有相對性的無窮動能,那麼也可能會在碰到第一個物體的時候必需喪失掉自己的動量的一部分。一旦開始喪失動量,那麼這個趨勢可能是崩潰性的,這個氫分子可能很快就在與其他分子的撞擊中失速了,繼而發生一個超強的但範圍有限的核聚變反應。

而實際上,如果沒有能量維持,氫分子在沒有接觸到任何物質的時候就會開始損失能量,因為其運動產生的引力波、電磁波都可能散發能量(雖然很微弱),那麼這個氫分子的光速速度從他開始運動的一剎那就不可能維持下去,它會逐漸失速變成一個亞光子粒子,接下來就“照章辦事”了。

所以,放心,身在遠處的人肉會非常安全,一個光速的氫分子成不了氣候。

上圖:但是在太空中就不一樣了哦。大量亞光速的高能粒子隨時都會擊穿宇航服,在宇航員的服裝和頭盔上留下無數“彈道”。


小宇堂


不用假設,蘇聯物理學家阿納託利.布戈爾斯基,在檢查粒子加速器時,發生了意外,被一束加速到近似光速的質子流給爆了頭!可憐的阿納大哥感覺瞬間看到了一千個太陽的亮光,之後的日子裡,他的一半臉失去了知覺,無法做出表情,但除此之外,他也沒有其他的不適,現在還活的好好的。



質子就是帶正電荷的氫原子,氫分子就是兩個質子。根據愛因斯坦相對論,有靜止質量的物體加速到接近光速,會獲得恐怖的質量。三體中,就有地外文明用微小物體加速到光速來摧毀星系的例子。

但是,如果是微觀粒子本身呢?答案顯而易見,阿納先生仍好端端的活著,沒有被撞碎也沒有被激發鏈式反應,這又是為什麼呢?

一個原因是微觀粒子太小,另一個原因是阿納先生太鬆散了。在微觀粒子尺度看人體,和一張漁網差不多的構造,而如此速度的微觀粒子,已經處於等離子態,而微觀粒子本身質量所限,即使質量增加,也不足以影響到宏觀尺度的物體,所以,人體只是被強烈的輻射能所傷害,而沒有發生更多的不適。



但是,如果把微觀粒子換一換,就算換成一粒普通的沙子,效果也將完全不一樣!具備宏觀質量和尺寸的物體。如果得到將近光速的速度,將是無堅不摧的利器,摧毀一顆行星都是小菜一碟,阿納先生如果再次被爆頭,那將瞬時就被蒸發掉了吧。



貓先生內涵科普


會,不僅是人,整個宇宙都要完蛋,因為宇宙中除了光子都只能無限接近光速


DREADNOUGHT


這種情況下,人體和篩子差不多,輕鬆穿過,怎麼還能撞成粒子?


neverC1


前提是不存在的。有靜止質量的物質無法被加速但絕對光速。其所需要的能量太龐大,整個宇宙都無法提供。退一步說,加速真的加速到光速,根據相對論,其質量將會非常非常巨大,引力也會非常地大。那麼它根本不會穿過人體,而是人被吸過去,在吸的過程中人已經被無限壓縮了。這個請參考黑洞。


賞金70573160


如果以0.9999倍光速射入人體,完全沒感覺,如果以光速射入,太陽系這片就炸沒了,問題是把全宇宙的能量都用來加速這個分子也到不了光速,因為高速運動會使物體質量變大,越趨近於光速,慣性質量越趨近於正無窮。


分享到:


相關文章: