如果一根針以光速擊中地球,會造成什麼結果?

2021-02-12 未知科學

我們所在的太陽系中目前已知的行星一共有8顆。離太陽最近的是水星,然後依次是金星、地球、火星,這4顆行星屬於巖石行星;再往外則是氣態行星,分別是木星,土星,天王星,海王星。

其中木星是這8顆行星中最大的,在木星和火星之間還有小行星帶,其中遍布著許多小行星。由於木星的存在,它依靠著自己的引力牽引著這些小行星,以至於這些小行星不會輕易地衝進太陽系內圈來。

但是木星也偶爾會失手,這時候小行星就有可能撞擊內圈的巖石行星。在距今6500萬年前,木星就失手了,一顆直徑為10公裡的小行星進入到太陽系的內圈,並且一頭撞上了地球,引發了第五次物種大滅絕。大部分的恐龍在隨後的100~200萬年內逐漸消失,只有少數演化成了如今的鳥類。

一顆直徑10公裡的小行星就足以撼動統治地球上億的恐龍,我們知道根據愛因斯坦相對論中推論,光速是物質、信息、能量的極限速度,如果一根針以無限接近於光速的速度衝擊地球,那地球上會被摧毀嗎?

地球會被「光速針」摧毀嗎?

在著名的科幻小說《三體》中,三體星人就曾經利用「水滴」,純粹利用「野蠻衝撞」的形式就摧毀了大量的星際戰艦,而水滴實際上能夠做到這一點的主要原因是:密度足夠大。針重量很輕,甚至不到1克,密度也不大,因此,針如果以很低的速度撞擊地球,根本不會對地球有什麼影響。

但是,還是在這本科幻小說中,三體星人的家園三體星系後來這是被歌者文明所毀滅,歌者文明用到的是:光粒。也就是說接近於光速的粒子,就摧毀了一整個星系。

雖然《三體》是科幻小說,但這裡其實是有依據的。

我們日常生活的世界屬於宏觀低速的世界,在這個尺度下,我們運用牛頓力學就可以很好地描述這個世界。不過,到了20世紀初,物理學上空出現了兩朵烏雲,這兩朵烏雲讓我們知道,在速度快,引力大的大尺度下,牛頓力學的誤差會大到離譜;同樣的,在微觀的亞原子級尺度,牛頓力學也會出現很大的誤差。

於是,這兩朵烏雲就催生了現代物理學的兩大支柱,分別是相對論和量子力學。量子力學可以解釋微觀世界的物理學規律,而相對論則可以解釋速度快,引力大的大尺度問題。

那麼什麼算是速度夠快呢?答案是:處於亞光速或者接近於光速,並且越接近於光速,相對論的效應越是明顯。根據狹義相對論,我們可以計算出一根針接近光速時所對應的動能量。

根據公式,我們就會發現,當速度越接近於光速,分母就越接近於零,那麼這根針的動能就越大,當達到光速時,動能就會處於無限大。也就是說,如果一顆針真的能夠達到光速,那麼它撞擊地球後,因為能量太大,肯定會把地球給摧毀。

根據相對論,我們知道,只有靜止質量為0,才有可能達到光速,比如:光子就是靜止質量為0。由於針是具有靜止質量的,因為它無法達到光速,但它可以無限接近於光速,這也就意味著它的動能可以趨近於無限大。地球的引力結合能是:E=2.25*10^(32)(J),這裡的引力結合能指的是把地球掰開,並且確保地球不會再依靠引力聚合起來所需要的能量。

如果我們帶入到上面的方程進行計算,設定一顆針的重量為0.3克,我們就得到:當針可以達到光速的99.99999………………(大概是32個9)%。

也就是說,當這根針達到99.9999………………(大概是32個9)%時,它迎頭撞上地球,地球就會被這根針所摧毀。這根針就如同上文提到的《三體》中歌者文明手中的「光粒」一樣。

總結

根據相對論,一根針是具有靜止質量的,因此它無法以光速撞擊地球。但是當它無限接近於光速時,達到光速的99.99999………………(大概是32個9)%,它的動能就超過了地球的引力結合能,這個時候這根針完全可以摧毀地球。

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  • 一粒沙子以光速擊中地球會有什麼後果?
    如果一粒沙子以光速擊中地球,結果會怎樣呢? 事實上,沙子撞擊地球的事件十分普遍,每天都在上演。太空中遍布著大量與沙子差不多大小的巖石微粒,它們會被地球的引力吸引過來,與地球發生相撞。
  • 一粒沙子以光速擊中地球會有什麼後果?
    如果一粒沙子以光速擊中地球,結果會怎樣呢?事實上,沙子撞擊地球的事件十分普遍,每天都在上演。太空中遍布著大量與沙子差不多大小的巖石微粒,它們會被地球的引力吸引過來,與地球發生相撞。如果地球沒有大氣層,一粒沙子撞上地球會造成多大的破壞呢?
  • 光速撞擊地球的一根針能不能毀滅地球?
    網上總是有人提問「一根針以光速穿過地球會怎麼樣」,回答總是出奇的一致,物體到達光速後的能量是無限的,它會把地球炸個粉碎,甚至毀滅整個宇宙。但是,這個問題本身就是錯誤的,它違反了愛因斯坦的相對論。為了使這個問題更合理,我們把速度改為0.99倍的光速,這樣既不違反物理定律,也和原問題更接近。
  • 一根針以光速打擊地球,是一穿而過還是摧毀地球?
    這種問題充斥網絡,什麼一個雞蛋光速打擊地球會咋樣,一個砂礫光速打擊又會咋樣之類的,最近有人又提出一根針光速射來會咋樣,好像針很尖,就能夠破空而至,更能夠實現似的。這些小粒子只能夠不斷地接近光速,每接近一點點,就要花費呈指數級上升的能量,充分驗證了愛因斯坦的光速極限和質增效應:要把任何有靜質量的物質達到光速,都要消耗無窮的能量,這個物質的動量將達到無窮大。無窮是什麼意思?就是我們整個宇宙都是有窮的,有始有終,有大有小。現在宇宙年齡約138.2億歲,可觀測直徑約930億光年。
  • 如果一根針以光速撞擊地球,會發生什麼?地球是毀滅還是毫無反應
    尤其是愛因斯坦曾經揭露過任何有質量的物體的速度都是很難超越光速的。如果人類的飛船探測器連光速都達不到,人類想在有限的時間裡遨遊太空,則完全是不可能發生的事情,除非人類跳出了速度局限。但這也不是一朝一夕之間就能達到的。既然光速如此難以達到,那麼是不是說明宇宙中最快的速度就是光速了?
  • 一根針就可以毀滅地球?相對論的效應了解一下
    後來通過模擬發現這樣的光粒武器如果進入太陽系,會導致太陽以及四顆巖質行星同時毀滅。無論是一根針還是一個原子或者是一粒沙,只要它們的速度無限接近於光速,那麼最終的破壞力將是無法估計的。關於高速運動的物體經典力學中的動能公式為E=mv^2/2,公式中的m為一根針的靜止質量不到一克,速度V為光速c,計算結果並沒有想像中那麼大,因為一根針的質量太小了,最後的動能可能趕不上一顆小行星撞擊地球的威力,自然無法拿地球怎麼樣。一個物體撞擊另外一個物體能量的轉換形式差不多的就是使速度變低,動能整體變小,損失的動能傳遞給被撞的物體,體現出的就是破壞性。
  • 一根針什麼情況下能擊穿地球?
    一根針質量足夠好,速度足夠快就可以擊穿地球、擊碎地球、擊暴地球,如何辦到?針達到光速會發生什麼?除此之外,還必須有無限的能量,或許整個宇宙的能量都不夠,而且散架的針也就不是針了,因此讓針達到光速沒有意義,並且擊穿地球不需要達到光速。
  • 一根針以光速和超光速撞擊地球,分別會帶來啥後果?答案讓人害怕
    在網上,我們經常可以看到這樣一個話題「某某物體,以光速撞擊地球,會造成什麼後果?」,這個物體可以是子彈,也可以是一根針,今天我們就來討論一下,如果真的有一個存在質量的物體,以光速撞擊地球,並且還可以保證原子不會解體,原子核也不會因為進入大氣層產生摩擦後散開。
  • 如果一粒細小的沙子以光速向地球撞擊的話會給地球造成什麼影響?
    我們從愛因斯坦理論的角度出發,任何物體一旦達到光速,那麼就很有可能改變能量守恆定律,其本身的質量會在一瞬間發生翻天覆地的變化。光速作為宇宙中最快的速度,如果一個物體撞擊地球,其速度就能為這個物質產生巨大的能量。那麼如果一粒細小的沙子以光速向地球撞擊的話,會給地球造成什麼影響?地球的後果是什麼?
  • 大型對撞機把粒子加速到接近光速,如果粒子擊中人,會怎樣?
    對撞機粒子對撞機可以把粒子加速到接近光速,這個速度要遠遠超過目前任何一種武器的速度。大家都知道,子彈出膛的瞬間速度最快,比較快的子彈初速也不過1000多米/秒,這對人來說就已經是致命的了。那麼,如果接近光速的粒子擊中人體,會是什麼結果,能有生命危險嗎?世界上確實有這麼一個人,被接近光速的粒子給直接爆頭了,他是俄羅斯的一名高能物理研究機構的研究員,名字叫Anatoli Bugorski。當時還是在蘇聯時期,位於普羅特維諾有當時蘇聯最大的粒子加速器,其發射的一束粒子造成的輻射能高達20萬拉德,其實,按照正常情況下普通人受到500拉德就會喪命。
  • 如果一粒沙子足夠堅硬,以光速撞擊地球,地球會發生什麼?
    由於物體的力量,是根據物體運行的速度來決定,也就是說,相同重量的物體,如果運行的速度有所不同,它的力量就會存在很大差異,雖說地球上的任何物體都無法以光的速度運行,即便如此,人們仍然好奇,如果一粒沙子足夠堅硬,並以光速撞擊地球,地球會發生什麼?其實,「沙子」撞擊地球的事件每天都在發生,這是因為宇宙中,存在著數不清的隕石微粒,它們的運動軌道飄忽不定,在地球引力的作用下,會被強行拉入地球。
  • 一根普通的針可以毀滅地球 採用降維打擊 針能否達到光速
    如果一根針採用降維打擊的方式可以毀滅地球嗎?當然,考慮到針的體積較小,它的穿透力會更強一些,對地球的局部破壞可能會更加嚴重。一旦涉及到亞光速和光速運動,經典力學就不再適用,而是需要考慮相對論,不管是針還是微笑的原子,當物體的運動速度趨於光速時,質量就會趨於無窮大,而且破壞力也會變得非常可怕,從某種意義上來講,它所具備的動能,不但能夠直接摧毀地球,甚至就連整個宇宙都無法倖免,但這種設想顯然是無法成立的,因為宇宙中根本就沒有足夠的能量,可以讓一根針加速到光速,所以不管是一根針,還是一個質子,甚至是一個電子,在現實生活在都不可能以光速運動
  • 如果一顆隕石以光速撞擊地球,會發生什麼呢?
    如果一顆隕石以光速撞擊地球,你知道會發生什麼?實際上在這個浩瀚的宇宙中,還沒有任何實物粒子可以達到光速,因此,我們只需將這顆隕石逐漸加速到接近光速即可,想像一下,現在有一顆直徑達30米的龐大隕石,正以光速的1%,也就是每秒3000公裡的速度向地球飛去,那麼接下來會發生什麼呢?
  • 以光速飛行的針,破壞力有多強?能摧毀地球嗎?
    一顆直徑10公裡的小行星就足以撼動統治地球上億的恐龍,我們知道根據愛因斯坦相對論中推論,光速是物質、信息、能量的極限速度,如果一根針以無限接近於光速的速度衝擊地球,那地球上會被摧毀嗎地球會被「光速針」摧毀嗎?在著名的科幻小說《三體》中,三體星人就曾經利用「水滴」,純粹利用「野蠻衝撞」的形式就摧毀了大量的星際戰艦,而水滴實際上能夠做到這一點的主要原因是:密度足夠大。針重量很輕,甚至不到1克,密度也不大,因此,針如果以很低的速度撞擊地球,根本不會對地球有什麼影響。
  • 「光速不變」是什麼意思,是什麼限制了超光速現象?
    首先人們很自然的就想到了真空裡的介質,光速相對於真空中的介質,速度為c,並把這個介質aether(以太)當成宇宙中絕對靜止的參考系。這就產生了一個問題:地球以每秒鐘30千米的速度公轉,那麼必然會受到每秒30公裡的「以太風」,然後對光速產生影響,接著麥可遜和莫雷就做了一個實驗,為了測量出地球通過以太的速度。
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    我認為以接近光速的隕石,在不需要多大的質量下,撞見地球也將會給地球上的生物帶來毀滅性的打擊。光速是目前人類所能認知的最快宇宙速度,不僅以人類目前甚至是將來的很長一段時間內的技術水平,都將不能夠夠觸碰到這一極限速度,乃至宇宙中除了光以外的其他物體運動速度也遠難以達到光速。
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    會不會被什麼雷擊中呢?答案是很大可能。很多人都知道飛機多了,就會造成空中很多飛機,肯定沒有飛機少的時候那麼方便。就像我們學校吃飯要排隊一樣,飯點的時候就要排隊久,要是避開高峰期排隊時間就少。那麼當那麼多飛機在空中運作。有個老話說道:飛機每當飛一萬裡很大可能被雷電擊中。
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