一個物體的運動速度越大,其動能就越大,撞擊到人的話對人的傷害往往就越大。宇宙中物體的速度極限是光速,要將一個物體,哪怕是質量很小的一根針加速到亞光速也需要驚人的能量。經常會有人問這樣的問題:一根針以光速撞擊地球會有什麼結果?
首先需要知道,針是有質量的物體,根據愛因斯坦的狹義相對論,物體的速度越大,其質量也就越大。當物體的運動速度趨於光速時,質量會趨於無窮大。將物體加速到這種程度需要的能量會是無窮大,故不論是一根針,還是一個質子、電子,都不可能以光速運動。
如果一根針以非常接近光速的速度從宇宙中飛來去撞擊地球呢?這根針攜帶的能量與其具體速度有關係,如果針的速度是光速的99%,針攜帶的能量大約是其靜止質量的7倍;如果針的速度是光速的99.99%,能量大約是其靜止質量的71倍;速度進一步增大為光速的99.9999%,能量就能超過其靜止質量的700倍。可見在非常接近光速的程度,速度的稍微變化就能很大程度地影響能量。像大型加速器,基本不會說能夠將電子或質子加速到光速的百分之多少,只會說能夠將電子或質子加速到多高的能量。
沙子也好,針也罷,它們都是宏觀物體。宇宙中尚未發現有宏觀物體能夠以接近光速的速度到達地球附近,一根針以光速的99.99%撞擊地球的話,假設針的靜止質量是0.2克,這樣這根針攜帶的能量就高達1.27乘以十的18次方之多。這個能量相當於兩萬多枚廣島原子彈爆炸釋放出的能量,或者數枚沙皇氫彈爆炸釋放出的能量。
也許有人會以為這根針以這麼大的速度撞擊地球肯定會穿透地球,只會將很少一部分能量留給地球。其實並不是這樣,這根針很可能在地球大氣層中就變為一束撞向地球的高能粒子。
一個直徑數米的小行星進入地球大氣層中可能會被燒盡,你可以說這是由於小行星和地球大氣分子相撞的結果。亞光速飛行的針與地球大氣層中的氣體分子的撞擊會更加劇烈。
組成物質的原子是由原子核和核外的電子組成,原子核集中了原子的幾乎所有質量,並且原子核的直徑會在原子直徑的五分之一以下。這樣電子的活動空間顯得非常“空曠”。這根針以那麼高的速度撞向地球,地球大氣層中的氣體分子會不斷和它相撞。由於電子的質量遠小於原子核的質量,電子首先會被撞得四分五散,而針裡的原子核還相對集中在一束中繼續向地球奔去。在繼續向前飛奔的過程中還會有氣體分子的原子核不斷和針帶來的高速原子核發生碰撞,原子核碰撞的碎片也會四處飛奔,並且有可能繼續撞擊其他原子核。在一次次的碰撞中,那根針最終散落成一堆亞原子粒子。
如果附近100千米左右的範圍有人類,人類會毀於劇烈碰撞釋放出的高能伽馬射線及中子,其他生命也難以在這場災難中存活。整個事件無異於在高空中進行了一次強烈的核爆,有數個沙皇氫彈一起爆炸。一次這樣的撞擊倒是還不至於讓人類滅亡,若是地球隔三差五地就遭遇一次這樣的撞擊,地球上就不會有生命。幸虧宇宙中沒有這樣的亞光速宏觀物體撞擊地球。
一個物體的運動速度越大,其動能就越大,撞擊到人的話對人的傷害往往就越大。宇宙中物體的速度極限是光速,要將一個物體,哪怕是質量很小的一根針加速到亞光速也需要驚人的能量。經常會有人問這樣的問題:一根針以光速撞擊地球會有什麼結果?
首先需要知道,針是有質量的物體,根據愛因斯坦的狹義相對論,物體的速度越大,其質量也就越大。當物體的運動速度趨於光速時,質量會趨於無窮大。將物體加速到這種程度需要的能量會是無窮大,故不論是一根針,還是一個質子、電子,都不可能以光速運動。
如果一根針以非常接近光速的速度從宇宙中飛來去撞擊地球呢?這根針攜帶的能量與其具體速度有關係,如果針的速度是光速的99%,針攜帶的能量大約是其靜止質量的7倍;如果針的速度是光速的99.99%,能量大約是其靜止質量的71倍;速度進一步增大為光速的99.9999%,能量就能超過其靜止質量的700倍。可見在非常接近光速的程度,速度的稍微變化就能很大程度地影響能量。像大型加速器,基本不會說能夠將電子或質子加速到光速的百分之多少,只會說能夠將電子或質子加速到多高的能量。
沙子也好,針也罷,它們都是宏觀物體。宇宙中尚未發現有宏觀物體能夠以接近光速的速度到達地球附近,一根針以光速的99.99%撞擊地球的話,假設針的靜止質量是0.2克,這樣這根針攜帶的能量就高達1.27乘以十的18次方之多。這個能量相當於兩萬多枚廣島原子彈爆炸釋放出的能量,或者數枚沙皇氫彈爆炸釋放出的能量。
也許有人會以為這根針以這麼大的速度撞擊地球肯定會穿透地球,只會將很少一部分能量留給地球。其實並不是這樣,這根針很可能在地球大氣層中就變為一束撞向地球的高能粒子。
一個直徑數米的小行星進入地球大氣層中可能會被燒盡,你可以說這是由於小行星和地球大氣分子相撞的結果。亞光速飛行的針與地球大氣層中的氣體分子的撞擊會更加劇烈。
組成物質的原子是由原子核和核外的電子組成,原子核集中了原子的幾乎所有質量,並且原子核的直徑會在原子直徑的五分之一以下。這樣電子的活動空間顯得非常“空曠”。這根針以那麼高的速度撞向地球,地球大氣層中的氣體分子會不斷和它相撞。由於電子的質量遠小於原子核的質量,電子首先會被撞得四分五散,而針裡的原子核還相對集中在一束中繼續向地球奔去。在繼續向前飛奔的過程中還會有氣體分子的原子核不斷和針帶來的高速原子核發生碰撞,原子核碰撞的碎片也會四處飛奔,並且有可能繼續撞擊其他原子核。在一次次的碰撞中,那根針最終散落成一堆亞原子粒子。
如果附近100千米左右的範圍有人類,人類會毀於劇烈碰撞釋放出的高能伽馬射線及中子,其他生命也難以在這場災難中存活。整個事件無異於在高空中進行了一次強烈的核爆,有數個沙皇氫彈一起爆炸。一次這樣的撞擊倒是還不至於讓人類滅亡,若是地球隔三差五地就遭遇一次這樣的撞擊,地球上就不會有生命。幸虧宇宙中沒有這樣的亞光速宏觀物體撞擊地球。