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  • 1 # 原野

    光速不會的。這樣吧,你暫取一根針的質量,就算0.2克,然後取比光速低一點,就算25萬公里每秒,算一下動能有多少焦爾。

  • 2 # CaCO3

    相對論不允許宏觀物體達到光速,由於相對論效應,接近光速的宏觀物體質量趨向無窮大,要達到這個速度需要的能量,可能把地球每一個原子都拿來湮滅所釋放的能量總和還要大。所以如果真有一個接近光速的針和地球相撞(別問是誰給針這麼大能量的),大機率就是劉慈欣的“光粒”概念了,別說地球,太陽遇到這枚針估計也得原地爆炸

  • 3 # 火星一號

    在過去45億年裡,地球不斷遭受了大大小小的太空岩石的撞擊。最近一次嚴重的小行星撞擊地球事件發生在6500萬年前,當時一顆直徑至少10公里的小行星(希克蘇魯伯隕石)以大約20公里/秒的速度撞擊了地球,由此引發了物種大規模滅絕。然而,地球本身卻沒有什麼事情。

    如果是一根針以光速擊中地球會有什麼後果呢?

    根據經典物理學的動能公式:

    Ek=1/2mv^2

    一根以光速運動的針所具有的動能並不大,因為針的質量非常小,大概只有0.2克,其動能大約為9×10^12焦耳。相比之下,雖然希克蘇魯伯隕石的速度遠低於光速,但它的質量非常大,達到了10^15千克,所以它的動能可達2×10^23焦耳,這要遠高於以光速運動的針的動能。

    因此,從經典物理學角度來看,針的動能其實並不大。當然,考慮到針的體積較小,它的穿透力會更強一些,對地球的區域性破壞可能會更加嚴重。

    但事實上,上述的計算是錯誤的。光速運動的針所具有的動能並非只有這麼一點,它的破壞力其實非常強大,在某種意義上,強大到足以摧毀整個宇宙,更何況是地球。

    一旦涉及到亞光速和光速運動,經典力學不再適用,而是需要考慮相對論:

    可以看到,當速度逐漸接近光速之時,物體的動能會變得越來越大。當速度無限接近光速時,即便是針甚至是微小的原子,所具有的動能都是無限的。如果針的速度達到光速,它所具有的動能不但能夠直接摧毀地球,而且就連宇宙都無法倖免。但這種設想是不會成立的,因為宇宙沒有無限的能量把一根針加速度到光速,擁有靜質量的針只能以低於光速的速度運動。

    那麼,針的速度達到多快可以撞毀地球呢?

    組成地球的物質透過引力緊密束縛在一起,為了把這些物質完全分開,使得它們無法繼續透過引力結合在一起,這需要超過地球引力結合能的能量。據估計,完全破壞地球所需的能量大約為2.24×10^32焦耳,這是一個不小的能量。

    根據相對論的動能公式來計算,當一根針的速度被加速到光速的99.999…30個9…99967%之時,它可以完全撞毀地球。事實上,《三體》中摧毀恆星的“光粒”就是利用了這種原理。

    那麼,為什麼我們平時不用相對論呢?

    在速度遠低於光速的情況下,相對論的動能公式經過泰勒級數展開之後,可得經典物理學的動能公式:

    由於涉及相對論的計算比較繁瑣,而我們平時所接觸到的速度通常遠低於光速,所以使用更簡單的經典物理學就足夠了。

  • 4 # 宇宙觀察

    要真這樣做了,宇宙就沒了。。。

    根據質能方程,E=mc^2。其中E表示能量,m表示質量,c表示光速。一個物體的速度越快,那麼這個物體的質量就會變大越來越大,一個物體的質量變大那麼所需要加速的能量就越大,這使得要把一個擁有質量的物質加速到光速需要無限大的能量,而宇宙中並不存在無限大的能量,所以我們沒有辦法將一個有質量的問題加速到光速。那麼假設我們用無限大的能量把一個針加速到光速,讓這根針撞向地球會發生什麼呢?首先我們要考慮這根針被無限大的能量加速到光速,因為被加速到了光速,那麼這根針的質量也將是無限大的。無限大的質量可想而知,宇宙空間將會極度扭曲,整個宇宙將會被你吸引,為你瘋狂。慢慢的宇宙將會重新回到一個奇點。

    還想穿地球,不可能,那時候地球早就被你那無窮大的質量和引力撕碎並被那根針吸走。

  • 5 # 客舟聽雨聲

    一根針的質量和動能有多大咱就不說了,關鍵是地球可不是氣球,就你那一根破針還想怎麼的?

    再說了,那針是誰扔過來的?

  • 6 # 科學黑洞

    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,該裝置就會發熱,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。

  • 7 # 王歡充

    有靜質量能接近光速的,只有中微子了。

    這根針的材料是中微子針的話,會穿地球而過,不會對地球造成任何影響。

  • 8 # 科學新視野

    在電影《特種兵歸來之全面反擊》中,反派使用的一種天基武器——“上帝之杖”就是透過物體的巨大的重力勢能對地表造成比核彈還強的毀滅性襲擊。

    這和一根針光速擊中地球有類似的原理。

    但在理論上,一根針是不可能達到光速的,有質量的物體無限接近光速,所需要的能量會趨向於無窮大,而宇宙的能量是有限的。

    上圖的m0是物體的靜止質量,m就是物體的動質量,橫軸則是物體的運動速度。可以看見,當物體運動速度接近光速c時,物體的動質量會陡然上升。

    對於有質量的物體,速度和能量的關係與質量和速度的關係是一樣的,速度越大,所需要的能量也會在速度接近光速c時快速增大。

    所以,一根針的速度如果真是光速,那麼它的質量和能量都是無窮大,這顯然不可能。

    但真如此,光速針擊中地球的後果還是有很多實際因素的需要考慮,比如能否平安穿過數千千米的地球大氣而不被摩擦燃燒掉?

    如果這跟針真的可以和地面相撞,後果恐怕如同三體裡的“光粒打擊”一樣,地球會頃刻間爆炸瓦解,這比“上帝之杖”帶來的毀滅更嚴重。

    畢竟“上帝之杖”從地球的軌道降落到地表,它的動質量和速度是沒法跟“光速針”相提並論的,小行星撞擊也沒法比。

  • 9 # 星辰大海路上的種花家

    一根針以光速擊中地球會有什麼後果?

    經典力學中的一根針以光速擊中地球的動能有多大?

    動能公式大家可能張口就能說出來,但我們先假設一些資料,比如這根針的質量為0.2克,那麼根據動能公式:

    動能公式

    以光速299792458米/秒代入計算得動能為9×10^12焦耳,按一噸TNT約4184000000焦耳能量計算,大約為:2151.05噸TNT炸藥釋放的能量!

    看起來這也是一個不小的數字了,畢竟是一根針而已,在光速下,用傳統的動能公式算出了2000多噸的能量,看來光速還是不可小覷!

    按狹義相對論計算一根針的能量是多大呢?

    在狹義相對論中必須要考慮質增效應的相對論動能,因此計算方式就不一樣了!我們先祭出相對論動能公式:

    看起來花花綠綠一片,其實只看相對論動能公式即可,當速度趨向光速,EK值趨向於無窮大,無論m的質量是多大,只要靜止質量大於0即可,那麼計算出來的動能就是無窮大的。

    在無窮大的能量轟擊下,受影響的就不只是地球了,也許太陽系附近的一片空間所有質量都將以能量的形式表現,繼而引發更大範圍的變化,我們不確定這個後果有多嚴重,至少《三體》中的光粒有部分描述,它能輕易摧毀一顆恆星,也許它還沒有達到光速,只是無限接近光速而已!

    我們該相信哪個公式?

    毫無疑問動能公式沒有錯,用了那麼多年都很好用,但種花家建議下關於動體的電動力學問題還是來看看這個時代背景!因為動能公式來自於經典力學,而在二十世紀初,經典力學的格局發生了翻天覆地的變化!

    牛頓在1687年發表了《自然哲學的數學原理》,闡述了萬有引力和三大運動定律,奠定了此後三百年的天文學和力學發展基礎!

    經典力學最輝煌的時代是拉普拉斯時代,他是法國著名的天文學家和數學家,對天體力學和統計學的貢獻舉足輕重!拉普拉斯用數學方式證明了行星的軌道只有週期性變化,這就是著名的拉普拉斯定理。拉普拉斯在1799年後出版了系列鉅著《天體力學》,到1825年總共五卷論述了行星運動、形狀和潮汐的形成,以及木星衛星的運動和三體問題的特殊解!

    拿破崙看到這部鉅著後問問拉普拉斯為什麼在他的書中連一句上帝都沒有提到,拉普拉斯明確的回答道“陛下,我不需要那個假設”,如此豪言壯語也只有拉普拉斯敢在拿破崙面前提及!

    而另一個頂峰則是勒維耶計算出海王星準確位置,和觀測發現只相差1°,因此當年的拉普拉斯才提出只要知道每一顆例子的位置與速度,他就可以計算出宇宙的過去和未來!

    但隱憂潛伏,因為引力藉助於以太假說,而麥克斯韋計算出光速是一個常數,邁克爾遜莫雷實驗則驗證了以太飄移的零結果,洛侖茲試圖為此解釋而推出了洛侖茲變換公式,高速運動的物體長度會變短,但他卻沒有拋棄以太假說使得憾失狹義相對論的發現!但洛侖茲的解釋卻是正確的,愛因斯坦的狹義相對論繼承了洛侖茲變換的精髓,但拋棄了以太的絕對時空觀,推出了光速不變論,還有相對性原理兩個前提!

    經典力學時代的洛侖茲的洛侖茲變換和狹義相對論中的洛侖茲變換,兩者就是同一個東西,可能各位瞭解的洛侖茲變換就是長度變換,但質增效應和鐘慢效應一樣可以從洛侖茲變換中推匯出來,這我們就不得不面對一個結果,在經典力學和狹義相對論之間起著重要橋樑作用的洛侖茲變換所推導的結果是否可以信任的問題!

    準確一點說,在進入二十世紀以來,物理學發生了翻天覆地的變化,以狹義相對論為起點,其後是廣義相對論,緊接著是量子力學,在這過程中我們不得不提一下在相對論中起到絕對推動作用的愛因斯坦,有人認為即使愛因斯坦在1925年後退休,那麼他也不會對科學界有任何影響,說的就是愛因斯坦無法接受不連續在量子力學中發生,這個案例表明無論多麼睿智的科學家,終歸有所侷限,那麼作為圍觀群眾,又有何感想呢?

  • 10 # 種植恆星

    後果就是人沒了,地球也沒有,太陽也沒了,銀河系也沒了,甚至整個宇宙都沒了,愛因斯坦已經說的很明白了,任何具有質量的物體都無法達到光速,因為想要把這個物體加速到光速,就需要無限的能量才能辦到。

    換言之一個有質量物體如果以光速在飛行,這個物體就攜帶了無限的能量,這個物體不管是撞擊任何的物體,哪怕是撞擊一個質子,也會摧毀整個宇宙。

    因為在現代標準物理的模型之下,宇宙是大爆炸產生的,即便現有的理論認為,宇宙極有可能是無限的,但大爆炸產生的能量卻是有限的。

    那麼如果你用一個攜帶無限能量的物體,去撞擊一個能量有限的物體,那麼毀滅的一定是後者,所以真要有一根以光速飛行的針,這根針在誕生的一瞬間就會導致宇宙毀滅,人根本不知道發生了什麼就消失了。

    最後人類有史以來發現的最快物體(有質量),是1991年撞擊在美國猶他州的一顆太空質子,這顆質子的飛行速度達到了光速的99.99999999999999999999951%,由於這顆質子的速度實在太快,人類把它命名為OMG粒子。

    OMG粒子的速度雖然快,但它的動能只和一個正常扔出去的棒球差不多大,但如果有一根針以OMG粒子的速度飛向地球,那麼地球在爆炸的一瞬間,發出的光比太陽還要耀眼......

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