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1 # 科學重口味
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2 # 初識分享
首先,質子它也有靜止質量。
而根據相對論,任何有靜止質量的物體都不能超達到光速。
所以質子不可能能以光速運動,該問題不成立。
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3 # 科學探秘頻道
不考慮相對論限制的話,一個以光速運動的質子動能大概是469MeV,大概是7.94*10^-11J能量。別看這點能量雖小,但是在分子原子尺度內,這個能量遠遠大於任何化學鍵的鍵能、原子的電子結合能以及原子核的結合能。
所以,如果這樣一個質子撞到人身上,宏觀上身體是完全不會受到機械傷害的。但是在微觀層面,這個質子必然會和體內的某個分子相撞,如果撞到化學鍵上,化學鍵成鍵的電子對直接被破壞,說不定還撞出一箇中子出來。如果撞到原子內層的非成鍵電子,一樣的會把電子撞出原子,或者形成一箇中子。如果撞到原子核上,估計得把原子核給裝散架。總之,這個質子肯定會把與之相撞的分子結構給破壞掉。當然了,如果這個分子不屬於遺傳物質,即便是結構被破壞了,影響也不大。但是,如果是核酸分子被撞,就有些影響了,因為這意味著基因突變。
不過,這個時候你也不必緊張,因為本來人體內時時刻刻都會存在著一些基因的突變,而這些突變即使發生了,細胞內的修復機制也會幫你修復。實在修復不了,還會啟動凋亡程式,使細胞死亡,從而解除癌變的可能。
所以說,一個即使以光速運動的質子撞到你,對你完全沒有影響,根本就不用找質子索賠。
但是,如果是一群(一束)質子,那麼你的情況就危險了。組成你細胞的分子將會被大規模破壞,包括核酸。所以,你的很多細胞都會出現功能性障礙或者直接死亡。如果劑量大,損壞的細胞太多,直接死亡都有可能。如果一直對你照射,估計你的細胞都會慢慢解體,重新變成各種物質,你也煙消雲散。
當然了,這不就是很多電影中演的高科技槍支:質子槍嗎?你希望有一個嗎?
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4 # 火星一號
按照狹義相對論,不像光子那樣,由於質子擁有靜止質量,所以質子不能以光速運動,其速度只能無限接近於光速。只要物體的靜止質量不為零,無論它有多小,即便小如質子(1.67×10^-27千克),當它們的速度足夠接近光速時,動能將會急劇增加。具體參見如下的公式:
如果對上述的相對論動能公式進行二項展開,並且考慮遠低於光速的情況,上述公式就能轉變為經典物理學中的動能形式:Ek=1/2mv^2。
但如果是亞光速運動,相對論效應不可忽略。由於速度在無限趨於光速時,動能將會接近於無窮大,這就是質子不可達到光速的原因。從上式中也可以看到,只要一個質子的速度足夠快,接近於一定程度的光速,它所擁有的巨大動能足以完全摧毀一個人。
如果控制好質子的速度,它們可以用於人體腫瘤治療,這就是質子束治療。透過粒子加速器把質子束加速到一定的速度,然後利用這些高速帶電粒子來攻擊腫瘤細胞,達到腫瘤治療的效果。這種治療方法要比X射線和γ射線的輻射更小,並且精度也更高。
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5 # 星辰大海路上的種花家
如果一個質子以光速撞到人的身上,會對人造成怎樣的傷害?
一個質子的質量為:1.66×10^-24g,很明顯這幾乎是一個可以忽略的質量,但根據質增效應,一個被加速到光速的物體質量將會增加到無窮大!當然它所具有的動能也將達到無窮大,但很明顯我們無法達到這樣的速度,不過將一個人分解為粒子狀態估計也不需要無窮大的能量,假如需要一顆廣島原子彈的能量,那麼需要將這個質子加速到多大的速度呢?
一、需要多大的速度?
廣島原子彈大約相當於2萬噸TNT的當量,一噸TNT=4184000000焦耳,那麼2萬噸是多少呢?
EK=83680000000000J
根據相對論速度下的動能公式:E=mc^2/√(1-v^2/c^2) -mc^2
m的質量為:1.66×10^-24g
那麼v=0.999999999999999999999……c(大約有40位)
這是一個沒有到達光速,卻幾乎和光速相差無幾的速度,但這本質就完全不一樣了,因為從理論上來說,這是一個可以到達的速度,無論是它的質增效應以及加速所消耗的能量都是一個可計算值,只是這個速度計算只是一個數學遊戲,現代科技以作用於反作用力的方式是不可能達到這個速度的!當然在加速器中也不行,這樣消耗的能量是人類所無法企及的!
二、其實無需計算,還真有這樣的案例!
前蘇聯物理學家阿納託利·布戈爾斯基就曾經被接近光速的質子流穿過大腦,他是莫斯科州南部普羅特維諾市的高能物理研究機構的研究員,1978年7月13日,前蘇聯最大粒子加速器U-70正在工作中,但突然安全系統出了故障,當阿納託利·布戈爾斯基探頭進去檢視時,一束接近光速的高能粒子直接穿過了他的頭部!據他形容“看到了比一千個太陽還要亮的光”!
1977年設計的最早的加速器採用了迴旋共振或者串聯加速器將離子引入。
質子流穿透阿納託利·布戈爾斯基的路徑,從左臉鼻側翼進入,從左後腦穿出,高速粒子流出大腦的位置已經脫髮,很容就可以區分!他受到的輻射高達20萬拉德,一般人致死劑量約為6000拉德!遭受了輻射之後臉部被嚴重燒傷,而且深達骨髓與大腦!原本以為必死無疑的阿納託利·布戈爾斯基居然活了下來,而且還拿到了一個博士學位,儘管時常癲癇發作,而且左臉因神經損傷而毫無表情,但至少活下來了!
當然需要注意下的是原子電荷是中性的,加速器無法加速中性電荷的粒子,因此各位聽說的都是電子對撞機或者質子對撞機,卻沒有聽過原子對撞機就是這個原因!
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6 # 深度科幻
提這個問題的朋友可能也是一個《三體》謎,事實上這也是很多《三體》謎思考的問題。因為它涉及到了《三體》中一個不大不小的疑問:光速飛行的“智子”到底有沒有殺傷力?在《三體》中,如果水滴不來地球,單單依靠智子能否狙殺羅輯、章北海等一眾重要人物。很明顯,這種結果是成立的,如果一個質子以光速撞擊到人身上,也許一次並不一定會殺死這個人,但反覆撞擊肯定會要了這個人的命。
質子和光子的區別:為什麼光照在人的身上沒事,但質子撞擊就有事?按照現代科學的解釋,光子因為不具有質量,所以光子雖然能夠達到光速,也能在光速的情況下具有一定的能量,但這種能量微乎其微,所以打在人的身上沒事。但質子(智子)就不一樣了,質子是原子核的一部分,是真真正正具有質量的微觀粒子。在現代強子對撞中,質子常被作為加速粒子去撞擊標靶粒子。換句話說,在強子對撞機中,質子連原子核都撞得開,如果一顆光速的質子撞在人身上肯定會造成嚴重的後果。
粒子撞擊的嚴重有多嚴重,居里夫人的悲劇,其實就是被輻射粒子撞擊而死。事實上對於微觀粒子來說,包括人的身體萬事萬物都是一個大型的蜂窩煤結構,到處都存在縫隙,這是由原子的結構決定的,原子核只佔原子很小的一部分。如果光速的質子撞擊人體,完全從原子的縫隙中穿過當然沒什麼問題,但如果直接撞上了原子核,那麼這個原子肯定會被撞碎,肯定會對這個人造成一定的影響。影響的大小決定於這個細胞對人體的重要程度。
在科學史上,大家都知道著名的居里夫人死於自己發現的放射性物質。但所謂放射性物質其實就是指的是這個物質能不斷的向外界放出自己的電子、質子、中子等,所以放射性物質在放一段時間後質量會有所減少。而居里夫人的死因也正是因為長期和這些放射性物質在一起,被輻射出來電子、質子、中子打碎了自己身體中的重要細胞。但必須注意的是,這些被輻射出來的電子、質子和中子其速度遠遠低於光速,如果是光速進行撞擊,這個後果會更嚴重。
在歷史上被接近光速質子爆頭的直接案例是前蘇聯科學家阿納託利·布戈爾斯基(Anatoli Bugorski)1978年7月13日,他因為檢查裝置,無意間被高能質子束直接爆頭,用他的話說“看到了比一千個太陽還要亮”的光,但是當時卻卻沒有感到疼痛。幸運的是這個倒黴的科學家最終活了下來,但後果是左耳完全失聰,左臉癱瘓,而且常常伴有癲癇發作。
因此,如果一個人被質子用光速進行撞擊,肯定會造成巨大的傷害。
《三體》中的小BUG,智子其實能夠直接撞死羅輯,無非是多撞幾次罷了,以當時人類的技術,其實沒有任何辦法進行阻止。在《三體》中,智子本來就是一個質子,可以從真空中借的能量以光速進行飛行,被三體人用來監控人類和鎖死人類科技。在危機紀元中,因為羅輯推匯出了黑暗森林法則,遠在4光年之外三體第一艦隊不得不靠發射水滴和ETO暗殺的方式除掉羅輯。
其實按照智子的能力,完全可以直接撞死羅輯,甚至可以選擇致命的部位,一擊必殺。如果是這樣的話,羅輯的結果肯定不會好於前蘇聯哪位倒黴的科學家阿納託利·布戈爾斯基,雖然他是被高能質子束(很多質子)爆頭,但畢竟就那麼一下。在《三體》中如果三體人願意可以讓智子一直給羅輯爆頭,羅輯肯定會死於非命。而以當時人類的技術,完全無法阻止。只不過這樣寫的話,《三體》也就不會有後來的故事了。
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7 # 宇宙探索
一個質子的質量是1.66×10^-21kg,如此小的質量幾乎可以忽略不計,我相信這也是為什麼問題會用質子撞擊人的身體,因為這容易給人帶來錯覺,如此小的質量撞到人身上應該沒事吧?人體不會有任何反應!
事實上正好相反!
首先,需要糾正一點,質子無論如何不能達到光速,所以問題中的假設沒有意義,這裡我們假設質子非常非常接近光速,這樣的質子撞擊人體會出現什麼結果呢?
結果只有一個,人不但會受到傷害,而且是毀滅性傷害。根據愛因斯坦狹義相對論,無限接近光速的質子會擁有接近無限的質量和動能,如此大的動能撞擊但人身上,完全可以摧毀人體!
所以,我們可以看出,不要說質子了,就算是電子,或者任何具有靜質量的粒子,不管質量有多小,在速度足夠快的情況下都會擁有巨大的動能!
而在醫學上,只要把質子的速度控制但一定範圍,不但不會對人體有害,還可以治療癌症,因為高能質子束可以攻擊癌細胞,殺死癌細胞!
當然,要想讓質子具有很大的動能,理論上可以做到,實際上幾乎不可能,那本身就需要極大的能量,而相對論的質增效應在速度非常接近光速時才更明顯!
回覆列表
這個問題其實連最頂尖的粒子物理學家也很難給你一個完美的答案。不過,現實中就實實在發生過這麼一起,一束質子穿過人身體的事件,而且穿過的位置還是頭部。
這個可憐的人叫阿納託利布格斯基,他是一位前蘇聯時期的科學家。事情發生時(1978年),他正在檢修粒子對撞機,此時突然一個安全裝置失靈了,一束亞原子粒子以接近光速的速度像他的頭部射來。
他當然反應不及,粒子束穿過了他的頭部,當時他認為他必死無疑。因為你要知道,我們用紙治療癌症的粒子束流能量一般都不會超過2.5億電子伏特,可是射向他的那束粒子能量高達760億電子伏特,後者是前者的300多倍啊!!!
再說會他再被照射的那一瞬間的感覺,布格斯基說自己完全沒有任何感覺。但當他被送到醫院時,他的臉已經腫大了一半。更尷尬的是,醫院當時根本就不知道該如何正確的救治他。
但最後,他卻離奇的生還了下來。但是因為這次照射事件,他的臉一般是癱瘓的,一隻耳朵也失聰了,而且會發生恐怖的全身痙攣症狀。但令人稱奇的是,他的智商一點都沒有受影響,最後他還拿到了博士學位。