一根针以光速击中地球会有什么后果?

悠悠忽远


一根针以光速击中地球会有什么后果?

也许我们可以用几种不同方式来讨论这根针以光速击中地球的后果有多严重,如果你是经典力学的拥戴者,那么就请信了牛顿的邪,如果你是相对论的粉丝,那么就请信了爱因斯坦的邪。

经典力学中的一根针以光速击中地球的动能有多大?

动能公式大家可能张口就能说出来,但我们先假设一些数据,比如这根针的质量为0.2克,那么根据动能公式:

动能公式

以光速299792458米/秒代入计算得动能为9×10^12焦耳,按一吨TNT约4184000000焦耳能量计算,大约为:2151.05吨TNT炸药释放的能量!

看起来这也是一个不小的数字了,毕竟是一根针而已,在光速下,用传统的动能公式算出了2000多吨的能量,看来光速还是不可小觑!

按狭义相对论计算一根针的能量是多大呢?

在狭义相对论中必须要考虑质增效应的相对论动能,因此计算方式就不一样了!我们先祭出相对论动能公式:

看起来花花绿绿一片,其实只看相对论动能公式即可,当速度趋向光速,EK值趋向于无穷大,无论m的质量是多大,只要静止质量大于0即可,那么计算出来的动能就是无穷大的。

在无穷大的能量轰击下,受影响的就不只是地球了,也许太阳系附近的一片空间所有质量都将以能量的形式表现,继而引发更大范围的变化,我们不确定这个后果有多严重,至少《三体》中的光粒有部分描述,它能轻易摧毁一颗恒星,也许它还没有达到光速,只是无限接近光速而已!

我们该相信哪个公式?

毫无疑问动能公式没有错,用了那么多年都很好用,但种花家建议下关于动体的电动力学问题还是来看看这个时代背景!因为动能公式来自于经典力学,而在二十世纪初,经典力学的格局发生了翻天覆地的变化!

牛顿在1687年发表了《自然哲学的数学原理》,阐述了万有引力和三大运动定律,奠定了此后三百年的天文学和力学发展基础!

经典力学最辉煌的时代是拉普拉斯时代,他是法国著名的天文学家和数学家,对天体力学和统计学的贡献举足轻重!拉普拉斯用数学方式证明了行星的轨道只有周期性变化,这就是著名的拉普拉斯定理。拉普拉斯在1799年后出版了系列巨著《天体力学》,到1825年总共五卷论述了行星运动、形状和潮汐的形成,以及木星卫星的运动和三体问题的特殊解!

拿破仑看到这部巨著后问问拉普拉斯为什么在他的书中连一句上帝都没有提到,拉普拉斯明确的回答道“陛下,我不需要那个假设”,如此豪言壮语也只有拉普拉斯敢在拿破仑面前提及!

而另一个顶峰则是勒维耶计算出海王星准确位置,和观测发现只相差1°,因此当年的拉普拉斯才提出只要知道每一颗例子的位置与速度,他就可以计算出宇宙的过去和未来!

但隐忧潜伏,因为引力借助于以太假说,而麦克斯韦计算出光速是一个常数,迈克尔逊莫雷实验则验证了以太飘移的零结果,洛仑兹试图为此解释而推出了洛仑兹变换公式,高速运动的物体长度会变短,但他却没有抛弃以太假说使得憾失狭义相对论的发现!但洛仑兹的解释却是正确的,爱因斯坦的狭义相对论继承了洛仑兹变换的精髓,但抛弃了以太的绝对时空观,推出了光速不变论,还有相对性原理两个前提!

经典力学时代的洛仑兹的洛仑兹变换和狭义相对论中的洛仑兹变换,两者就是同一个东西,可能各位了解的洛仑兹变换就是长度变换,但质增效应和钟慢效应一样可以从洛仑兹变换中推导出来,这我们就不得不面对一个结果,在经典力学和狭义相对论之间起着重要桥梁作用的洛仑兹变换所推导的结果是否可以信任的问题!

准确一点说,在进入二十世纪以来,物理学发生了翻天覆地的变化,以狭义相对论为起点,其后是广义相对论,紧接着是量子力学,在这过程中我们不得不提一下在相对论中起到绝对推动作用的爱因斯坦,有人认为即使爱因斯坦在1925年后退休,那么他也不会对科学界有任何影响,说的就是爱因斯坦无法接受不连续在量子力学中发生,这个案例表明无论多么睿智的科学家,终归有所局限,那么作为围观群众,又有何感想呢?


星辰大海路上的种花家


在过去45亿年里,地球不断遭受了大大小小的太空岩石的撞击。最近一次严重的小行星撞击地球事件发生在6500万年前,当时一颗直径至少10公里的小行星(希克苏鲁伯陨石)以大约20公里/秒的速度撞击了地球,由此引发了物种大规模灭绝。然而,地球本身却没有什么事情。

如果是一根针以光速击中地球会有什么后果呢?

根据经典物理学的动能公式:

Ek=1/2mv^2

一根以光速运动的针所具有的动能并不大,因为针的质量非常小,大概只有0.2克,其动能大约为9×10^12焦耳。相比之下,虽然希克苏鲁伯陨石的速度远低于光速,但它的质量非常大,达到了10^15千克,所以它的动能可达2×10^23焦耳,这要远高于以光速运动的针的动能。

因此,从经典物理学角度来看,针的动能其实并不大。当然,考虑到针的体积较小,它的穿透力会更强一些,对地球的局部破坏可能会更加严重。

但事实上,上述的计算是错误的。光速运动的针所具有的动能并非只有这么一点,它的破坏力其实非常强大,在某种意义上,强大到足以摧毁整个宇宙,更何况是地球。

一旦涉及到亚光速和光速运动,经典力学不再适用,而是需要考虑相对论:

可以看到,当速度逐渐接近光速之时,物体的动能会变得越来越大。当速度无限接近光速时,即便是针甚至是微小的原子,所具有的动能都是无限的。如果针的速度达到光速,它所具有的动能不但能够直接摧毁地球,而且就连宇宙都无法幸免。但这种设想是不会成立的,因为宇宙没有无限的能量把一根针加速度到光速,拥有静质量的针只能以低于光速的速度运动。

那么,针的速度达到多快可以撞毁地球呢?

组成地球的物质通过引力紧密束缚在一起,为了把这些物质完全分开,使得它们无法继续通过引力结合在一起,这需要超过地球引力结合能的能量。据估计,完全破坏地球所需的能量大约为2.24×10^32焦耳,这是一个不小的能量。

根据相对论的动能公式来计算,当一根针的速度被加速到光速的99.999…30个9…99967%之时,它可以完全撞毁地球。事实上,《三体》中摧毁恒星的“光粒”就是利用了这种原理。

那么,为什么我们平时不用相对论呢?

在速度远低于光速的情况下,相对论的动能公式经过泰勒级数展开之后,可得经典物理学的动能公式:

由于涉及相对论的计算比较繁琐,而我们平时所接触到的速度通常远低于光速,所以使用更简单的经典物理学就足够了。


火星一号


根据相对论速度公式,给一个物体0.9……光速/秒的加速度,不管经过多久的时间,这个物体都无法加速到光速。相反的情况下,给一个以光速运动的物体加一个0.9……光速/秒的反向加速度,不管经过多久的时间,这个物体的运动速度还是光速。所以光速是无法减速的,一根针以光速击中地球,如果这根针的心情好,不释放能量,对地球就没有任何影响,像中微子一样穿过地球。如果这根针的心情不好,释放无限的能量出来,地球就只能先跳出三界之外,不在五行之中,跑去四维空间里躲避灾难,等针飞过之后,再回来。

爱因斯坦少年时期,接受宗教唯心主义教育,后来投机科学,不懂基础物理才会提出相对论,如果他有学过机械波传播知识或者牛顿力学就不会再提出相对论,因为用波在相同状态的介质中传播速度恒定不变,或者用牛顿力学的参照系速度为零,都能解释迈克尔逊莫雷实验结果,爱因斯坦光速不变原理来解释简直就是在脱裤子放屁!


太上邪神


原创思想,一根针以光速击中地球会有什么后果?如果有这样的物质性针能有光速这个速度的,那所有的天体恐怕都所剩无几了。光速与物质性的针是不同性质的,或说是不同波段性频率的运动性的,而针就无法以光速的速度而击中地球了。但除非将这根针溶化为火光,而化出的火光速就可以击中地球了,但这样的火光对于地球而言,就什么事也是没有的,更说不上会有什么后果的了。但对于这根针而言,亦只是转化为其它的质量性能量性而已的了。


踏浪而来37326050


别说是以光速,就是以十倍光速直击地球,也不会造成什么伤害,因为,一根针的质量实在是太小太小了,小到可以忽略的程度。最终的结果是针击到地球表面,瞬间气化,当然会有爆炸声音,只不过这种爆炸可能像大些的鞭炮燃放的声音。


老大145160467


一根针的质量和动能有多大咱就不说了,关键是地球可不是气球,就你那一根破针还想怎么的?

再说了,那针是谁扔过来的?


乐乎斋牧云山人一笑


这个问题让我想起一个网络问答题,说假如在高空落下一滴水,砸在人身上,会对人体造成多大的伤害?一些数学博士,物理博士开始用公式运算,一个个忙的满头大汗不亦乐乎!这时从外面进来一个保洁员阿姨,这个保洁员阿姨家里很穷,从小到大也没有上过几天学,她就说了一句话,让那些数学博士,物理学博士哑口无言,那个保洁员阿姨说:难道你们没有淋过雨吗?




海边光脚


针射质量较轻,但在光速之下,它的能量会无穷大。它可以穿透地球表层,足以引起氢弹一样爆炸。它可能会到达下地幔层,对地球板块组合形成冲击。


手机用户54578927414


宇宙无限大,所以一切皆有可能。

类似的问题多了去了,譬如一滴水以光速撞击地球会产生什么后果?一个人能以光速运动吗?开动脑壳想的话,脑壳会很痛的,尽管现阶段只能把这些问题当做小说看啦。

宇宙中黑洞是实际存在的,那么当地球被黑洞吞噬而变成暗物质,人类卑微命运是又会有怎样的变化?

别说不可能,一切皆有可能!因为宇宙无限大,大到不可想象!


故园春秋892


看了所有的评论,一群科盲,一群对光速一无所知的人在这里讨论的口水流[捂脸]

稍微了解爱因斯坦相对论就知道,有质量的物质达到光速后质量趋向无穷大。一个质量无穷大的东西撞击地球你说会咋样


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