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光速飞行的针撞击地球,会发生什么?地球会消失吗?

 华民 2023-02-11 发布于吉林

在人类的科学史上,有两位伟大的科学家相信大家都知道,他们分别是牛顿和爱因斯坦。牛顿提出了伟大的万有引力,提出了世界万物都存在引力的观点,爱因斯坦提出了伟大的相对论,首次引入了时空的概念。

牛顿的经典力学有它的局限性,不适合微观世界,在宏观领域也不是全方面的,而相对论则更加全面,能够从更高层次,更全方位的来阐述引力的奥秘。

爱因斯坦的相对论,让我们认识到了时空是受引力影响的,引力可以扭曲时空,发生一些特别的变化,从理论上来讲,宇宙可能是多维的,可能存在平行宇宙,在人类生存的三维空间更高层次,有可能存在四维空间,五维空间等。

当然,人类的眼睛只能感受三维以及更低维度的事物,对于三维之上的空间我们感知不到,更多的是一些幻想,爱因斯坦的相对论就是我们用三维的眼光去探索高维空间的一个途径,或许在未来会有一些重大突破。

受相对论的影响,网上曾经出现过这样一个有趣的话题:一根针,以光速飞行撞击地球,会发生什么?地球会消失吗?这个问题很有趣,若是用经典力学来探讨,不会有结果,可是将相对论引用其中,却可以得到一个有趣的答案。

相信很多朋友都明白,在爱因斯坦的相对论,光速是恒定的,它不受介质和环境的影响,永远是不变的。在经典力学中,质量是物体惯性大小的量度,只是一个静质量,是物体本身存在的质量。

在相对论中,质量可以分为静质量和动质量,静质量就是物体本身存在的质量,而动质量则是跟运动速度有关,速度越快,动质量越大。

当一个物体的速度不断加快的时候,持续的加速度也会越来越大,这个时候,物体的静质量是不变的,可是动质量却在不断增大,当速度不断接近光速的时候,动质量也趋向于无穷大。

若是物体的速度超越了光速,动质量就会成为一个虚数,超出了实数范围,很明显,物体本身是不可能超越光速的,那么能够达到光速吗?

根据爱因斯坦的相对论,有质量的物体,它的速度只能无限接近光速,而不能达到。目前在宇宙中,能够达到光速的只有光子,因为光子是没有静质量的,是一种非常特别的物质。

所以,凡是拥有静质量的物体,是永远不可能达到光速的,不管一个针的质量有多么的小,它的质量不可能为零,运动速度也不可能达到光速,只能是向光速不断靠近。

一个针的速度不可能达到光速,只能向光速不断靠近,于是另一个问题出现了:以无限接近光速的速度撞击地球,会发生什么?虽然不可能出现光速撞击地球的针,但是有可能会出现以亚光速撞击地球的针,在这样的针面前,地球能够保住吗?

越来越快的速度带来了越来越大的动质量,而动质量在物理学中还有一个称呼,那就是总能,通俗一点来说就是能量。世界万物都存在能量,强大的能量可以摧毁一切事物。

无限接近光速的一根针,它的动质量是非常大的,由此带来的能量也会非常大,那么具体会有多大的能量?这个是可以通过公式计算出来的。

假如一根针有50毫米长,是用铁做的,那么它的质量约为0.3克,通过动质量公式,接近光速的速度,产生的动能约为1.64×10^14 J,这个能量有多大?我们以核弹来衡量,大约相当于两个核弹爆炸产生的总能量。

这样的能量的确非常大,而针的体积又非常小,以亚光速撞击地球,携带着如此大的能量,是否可以穿越地球呢?相信很多朋友都知道,在现实中,一根针以极快的速度撞击玻璃的时候,并不会将玻璃完全破坏,而是在玻璃上打穿一个孔穿越过去。

一个针穿越玻璃的速度自然远远无法跟光速相比,而一个无比接近光速运动的针,撞击地球的时候,是否也会如大家想象的一样,直接给地球穿一个孔?

可能在很多人的想象里,无限接近光速的针,撞击地球的时候,完全可以穿过地球,扎出一个孔,可事实上,这样的情景是不会上演的,针是无法穿透地球的,甚至有可能都无法真正撞击到地球表面。

随着物体速度的不断提升,物质中的粒子就会发生聚变,产生超高的热量和能量。一个接近光速的针撞击地球的时候,进入大气层之后,,氦、氧元素将会发生聚变,产生的巨大能量足以让铁原子直接等离子化,在大气层中发生爆炸,产生强大的冲击波,根本无法撞击到地面。

当然,这是铁针会发生的情况,若是针的材质不是铁呢?科技的强大可以研究出非常强大的材料,如果有一种材料可以抵抗住亚光速产生的高温,让内部的粒子不发生核聚变,这样的针就可以直接撞击到地面上,产生一系列反应。

特殊材料的针无视了高温,不再发生核聚变,可以直接撞击到地面上,能够穿过地球吗?地球是由各种原子构子,而原子的内部有原子核和电子,电子在外围,原子核在最中心之处。

如果针的材料足够强大,密度足够大,当它撞击到地球的时候,就会突破原子的电子层,直接撞击到原子核。撞击原子核后,原子核内部的夸克相互作用,产生巨大的能量,而从多的原子核也会发生碰撞,产生强大的能量。

强大能量的爆发,会让地球内部发生一系列反应,最终地球会分崩离析,泯灭在宇宙中。当然,要产生这样的效果,一根针的密度要达到白矮星那样的程度才可以。

当然,以我们人类目前的科技,我们无法理解白矮星密度的针是什么样子,可是随着科技的不断发展,未来的人类是有希望制造出这种可怕的针,那个时候,只要我们给针一个初速度,在宇宙中运动,达到亚光速是不难的,而这样的速度没有哪一个行星可以阻挡。

我们可以想象到,在星际时代,强大的武器不再是核武器,而是能量武器或者是类似于白矮星密度的针,一个小小的针,以亚光速撞击目标,可以轻松摧毁。

正是如此,霍金在多次警示人类不要试图跟外星文明联系,如果外星文明掌握了制造白矮星密度针的强大技术,只需要给地球扔一个针,我们将毫无阻拦能量,最终只能看着地球化为尘埃。

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