03.07 一根針以光速擊中地球會有什麼後果?

悠悠忽遠


一根針非常細小,但它依然有著靜止質量,根據愛因斯坦相對論來說這根針無法達到光速,理論上它只能無限接近於光速。有靜止質量的物體達不到光速這是理論上的限制,並非是技術上達不到。其次如果想實現這樣的情景,一個高速飛行的針穿過地球,那麼首先就需要保證這根針在大氣中高速運動,不會被“燒燬”。



在航天探測上人類已經實現了載人航天,那麼當宇航員從太空返回的時候,需要經歷大氣層的摩擦過程,這個過程會加熱返回器。作用機制分為兩方面:首先是物體與空氣之間摩擦生熱,但摩擦生熱的影響只佔小部分;其次就是高速運動的物體會壓縮前進方向的空氣,對氣體做功最後都轉化為熱量,熱空氣流過物體表面,一般材料都會被融化。

第二點舉個例子大家就都清晰了,在家裡給車打氣的時候用的是“氣管子”,當不斷的壓縮作業中,該設備就會發熱,這就是壓縮空氣的時候實際上是在對它做功,最終就轉化為熱量。那麼一根針尤其遠超聲速運動,可能起步的瞬間就“煙消雲散”了,在這裡只能假設這根針是未來材料,可以抵抗高溫不懼怕摩擦。


這兩個前提解決了,全部變成理想化的模型,首先這根針無限接近於光速運動,那麼根據狹義相對論的質增效應,這根針的相對論質量接近於無窮大。當物體運動速度接近於光速,或處於亞光速的狀態,經典力學中的公式就不再適用,相對論的提出幾乎修正了所有經典物理學的公式。那麼這根接近於光速運動的針,就必須用相對論修正後的公式來討論。

在常規低速世界中物體的動能公式為二分之一質量乘以速度的平方,但是接近於光速運動的時候,如果還有正常的公式,那麼最後的誤差就會很大。這個時候就需要更加準確的公式來進行計算了。所有的經典物理學公式都是在低速世界中的近似計算,而至於亞光速世界就不是經典物理學能管的事情了。
當公式中的V無限的接近於光速,那麼最終這根針的動能就會非常的大。摧毀一個地球不在話下。尤其是有靜止質量的物體不斷的加速,相對論質量不不斷的增大,理論上來講很可能這根針會形成一個黑洞,之後地球直接被吸進黑洞中,變成能量的形式。



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