当一根针以光速撞击地球时会发生什么?
光速是目前宇宙中公认的最快速度 , 它的真空中的速度达3亿米每秒 , 而想要把物体加速这个速度 , 以人类目前的技术绝对不可能 , 加速到光速需要非常苛刻的条件 , 动能方程告诉我们 , 只要物体静止时质量不为0 , 当它无限接近光速时 , 质量就会趋于无穷大 。 在现实中 , 这显然是不可能的 。 不过现实无法禁锢我们的想象 , 假设把一根针加速到光速 , 然后撞击地球 , 会发生什么情况 , 人类会被毁灭吗?
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有人认为假设发生了这种状况 , 那么每个人都会死 , 针的平均质量约为1克左右 , 我们星球的质量是巨大的5.9 × 10^24公斤 , 针正在以光速移动 , 约为3亿米/秒 , 地球的运动速度要慢得多 , 30000米/秒 。 如果你用动量守恒 , 你会发现 , 两者之间没有反应 。 尽管指针移动的速度如此之快 , 但地球的质量相对来说是如此巨大 。 然而 , 根据相对论 , 当一个物体接近光速时 , 它的动量就接近无穷大 。 正因为如此 , 以光速运动的粒子与物体的质量或速度无关 , 因为它的动量是无穷大的 , 碰撞会导致大量动能的损失 。 这种动能波 , 加上碰撞的冲击力 , 很可能会摧毁我们的星球以及上面所有的生命 。
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但是以科学的方法来讲 , 就算是一名物理学家来讲 , 这也是不可能的 。 首先 , 一根以光速运行的针不可能存在于这个宇宙中 , 也许也不可能存在于其他宇宙中 。 但如果有那样的针存在 , 我很难想象地球会爆炸 。 因为针的惯性将无限针穿过地壳,地幔和地核 , 然后地球的另一边出来 , 我不相信地球会爆炸 , 因为地球没有从那个针中获得任何能量 。 针会在瞬间内穿过然后离开 , 我们可能永远都不会知道发生了什么 。
但是一根“针”能够以光速运动的唯一方式是没有质量的情况下 , 因为不可能将一个物体加速到光速 。 我们唯一的选择是将针变成一束纯洁之光,以便它能以光速旅行,然后意味着针不是针了 。
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如果我们把一根针的静止质量取为10克 , 并把它转换成能量 , 我们得到一束光 , 大约有899万亿焦耳的能量 。 这是相当大的能量 , 相当于大约21.5万吨TNT , 但它肯定不会毁灭地球 。 作为参考 , 著名的“沙皇炸弹”就没有摧毁地球 , 但却释放了5000万吨TNT当量的能量 。
所以总结下来 , 首先 , 任何质量非零的物体在惯性参照物中都不可能有光速 。 这不是“技术”上的不可能 , 而是现实中的不可能 。 但如果针有那么快的速度 , 我仍然不相信地球会爆炸 , 它只能被穿透而不会造成很大伤害 。
【光速|把一根针加速到光速,然后撞击地球,人类会被毁灭吗?】
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要阻止一个具有如此巨大动量的物体(针) , 需要一个几乎无穷大的力 , 因为这个力 , 在这种情况下 , 由地球分子给出 , 可以在有限的时间间隔内作用 。 在这过程中 , 针的减速可以忽略不计;它的意思是 , 它会保持它的整个动量 , 或者说 , 它穿过行星后 , 它的整个动能几乎没有减少 。
当然 , 如果针像子弹一样尖端设计一个凹槽 , 这样它们就有可能会在目标内部打开并分裂成碎片 , 这样它们就会向目标释放更多的动能 。 但如果是正常的针 , 地球不会发生任何事 。 这是因为如果它达到了光速 , 针将不再是有质量的针 , 而是会变成纯能量 , 至于人类更不可能会被毁灭 。
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