寧靜致遠——131

當物體被加速到光速附近本身質量開始增加。當達到光速時一個原子的動能已經能毀掉我們銀河系了，我們可以稱它為上帝粒子。而兩個正負原子以光速對撞那麼我們所知道的宇宙將不復存在。要搞清靜壓力和動能撞擊的不同。別看鋼板很強壯但是高速之下筷子可以把它當豆腐。那麼究竟多高的速度能用筷子打穿你說的鋼板呢。恐怕三五倍音速就夠了。而假如你可以真的輕鬆加速各種物體的話十幾二十倍音速足以用棉線打穿這個鋼板了。用筷子有點浪費。當然前提你要保證高速之下筷子自己不先掛掉。方法還是有的在太空中可以緩慢加速直到你想要的速度然後懟向鋼板。

夕惕若厲23

一根竹筷，以光速飛行，能不能擊穿厚度為1釐米的勻質鋼板？

將竹筷加速到光速是不可能的，當然要擊穿厚度為1釐米的均質鋼板也不需要光速，多少速度也許可以計算下！

一枚脫殼次口徑穿甲彈即可滿足咱的好奇心！上圖這些鋼板加起來即使沒有1M也有八十公分，可見當速度增加後，其動能是十分可觀的！

一、多大的能量可以擊穿1釐米鋼板？

咱就不來考慮鋼板的強度以及作用面積等關於衝量與動量的複雜計算了，我們來做個簡單的參考，因為大部分突擊步槍對於10MM的鋼板還是手到擒來的，比如著名的AK47，在90M範圍內穿過10MM均質鋼板跟玩一樣！

是不是很可怕，所以那些槍戰片中都是騙人的，拉開車門連對方的手槍子彈都擋不住，因為現代汽車的車門鋼板厚度不超過1MM，0.8MM甚至0.6MM或者更低，真的是一層薄薄的鐵皮，還有很大一部分是烤漆！所以真碰到這種事情，除了發動機艙對子彈的停止作用稍好以外，其他的統統都是演戲！左數第三是7.62MM北約彈，右數第三是7.62MM俄軍標準彈藥！

AK47的初速為710M，彈重為8g，子彈動能為：1980J！

7.62MM的彈藥，710M的初速，90M範圍內可以擊穿10MM的鋼板！

這就是一個問題了，畢竟筷子是竹子，而鋼板則明顯是鋼鐵，用來製造穿甲彈的材料是一個比一個硬，比如我們用的是鎢芯穿甲彈，而美軍則毫無人性的用貧鈾穿甲彈！

其實這是用材料的硬度與強度來彌補動能的不足，只要有足夠的能量，激光都能穿透鋼板，這就是能量將鋼材直接汽化了，當筷子的動能達到這個層次時，是木筷還是竹筷又或者是鎢芯筷又有啥關係呢？

一般一雙竹筷約有10g，一根竹筷大約有5g，那麼如果同樣的動能在出口處擊穿10MM鋼板的話，那麼竹筷只需要898M/S即可達到同樣的效果，如果還不行，那麼加速到1000M/S應該就問題不大了！此時有多大能量呢？

Ek=(mv^2)/2=2500J

不過在這個過程中，竹筷的動能是否能集中在尖端釋放是一個比較嚴重的問題，因為竹筷強度不足，儘管前端可能侵徹入鋼板，但後端爆裂造成能量損失，也許要將這個速度加大十倍才可能在竹筷結構崩潰以前儘可能卸載能量到鋼板上，但即使是10000M/S，比起加速到接近光速的能量，仍然九牛一毛而已！而且這個小目標努力下還是可以實現的！

星辰大海路上的種花家

“如果我們能夠把一根竹筷加速到光速，那能不能擊穿厚度為1釐米的均質鋼板？”這樣的假設非常常見。那真的有可能嗎？

實際上，這件事是不太可能的，至於為什麼不可能，我們今天就來聊一聊這個問題。

相對論

我們人類所處的環境其實是宏觀低速的環境，在這個環境中，牛頓力學是精準的，可以非常好地描述這個尺度下的物體運動規律。可是到了19世紀末，20世紀初，科學家就發現一個問題，那就是牛頓力學開始變得不夠準了。

這當中的本質其實是尺度發生了變化，在那段時間，科學家可以嘗試去觀測到納米級（10^-9米）以下尺度的物理學規律，同時也可以觀測到引力特別大或者速度接近於光速的物理學現象。也就是說，由於人類的視野不再侷限於宏觀低速，視野變得開闊，可以看到更多的物理學現象，這時就發現牛頓理論出現了令人無法接受的誤差。

在小尺度之下，也就是亞原子級的微觀世界裡，科學家提出了量子力學來描述，它在這尺度下比牛頓力學要精準得多。

而在引力大或者接近於光速的高速狀態下，愛因斯坦提出了相對論來描述，這個理論在描述這些現象時都無比的精確。

更令科學家樂於見到的是這兩個理論都兼容了牛頓力學，牛頓力學是這兩個理論在宏觀低速下的近似解。

筷子真的可以到達光速嗎？

而如果我們要把一根筷子加速到光速，這時候就不是用牛頓力學來描述了，更具體的說我們不能被宏觀低速的情況矇蔽了眼睛。而根據相對論，筷子在被加速的過程中，筷子的質量是會發生改變的，我們可以用下面的方程來描述。

看不懂這個方程其實沒有關係，你只要知道，隨著速度的增加，物體的質量會增加。也就是說，一根筷子原本可能只有10克。

如果當它達到0.99倍光速時，它的質量就大概會變為71克，是原來的7.1倍；

如果當它達到0.999倍光速時，它的質量大概會變成224克，是原來的22.4倍；

如果當它達到0.9999倍光速時，它的質量大概會變成707克，是原來的70.7倍；

所以，你發現沒有，越是接近光速，質量就會變得越來越大。而我們給它加速的能量實際上也就需要越來越多，我們可以用下面公式來描述。

同樣，看不懂也沒有關係。你只要知道，如果我們想把一根筷子加速到光速，這就意味著我們需要動用無窮大的能量，也就是說，全宇宙的能量都讓我們用來加速這根筷子，都沒辦法把它加速到光速。當然，我們是不可能能夠動用如此巨大的能量，因此，我們根本不無法把筷子加速到光速。

因此，根據相對論，我們可以知道物質、信息、能量的傳遞速度是不可能超過光速的。

假設筷子真的到達光速

雖然現實做不到，但我們不妨筷子真的到達光速，在不考慮現在物理學理論失效的情況下，那會筷子會擊穿鋼板嗎？

答案是，不僅可以擊穿鋼板，它可以摧毀整個太陽系。那為什麼會是這樣的呢？

這其實還是要回到相對論上，根據相對論，當筷子達到光速時，實際上筷子所具有的質量是無限大的，這就是說它的動能是無限大。這就意味著，無論它撞到了誰，可以把對方直接摧毀，更不要說只是一塊鋼板了，所以當它一頭撞上某個物體時，就可以僅僅依靠“撞”就摧毀對方。

在著名的科幻小說《三體》中，有個宇宙的清潔工：

所以，加速到光速筷子不僅僅是可以擊穿鋼板這麼簡單了，它可以摧毀大型天體。但根據相對論，實際上光速筷子是不可能製造出來的。

鍾銘聊科學

只能說，我們在低速世界的認知方式大大地限制了我們的思維，也可以認為是認知的侷限性或者定勢思維。

在現實世界中，當我們試圖穿透一件物體時（比如鋼板），通常會用比較堅硬的東西，比如說子彈，鑽頭等，而不會用比較軟的東西。這就會給我們造成一個錯覺：只有堅硬的東西才能穿透鋼板。

但事實上並不是這樣的。當一個物體飛行的過程中想穿透鋼板，能否穿透鋼板主要在於一個物體的能量（動能），也就是物體的速度，與物體的材質並沒有多大關係。當然在速度相對較慢時，使用相對較硬的東西會更容易擊穿鋼板，較硬的東西基本上沒有緩衝的餘地。

當時當速度足夠快時，比如說接近光速，能否穿透鋼板與材質就沒有任何關係，完全看物體的速度。即使是一團棉花，只要速度夠快，也能輕鬆穿透鋼板。事實上，不要說棉花了，即使是空氣，速度足夠快也能穿透鋼板。

而擊穿厚度1釐米的鋼板遠不用達到或接近光速。先不說筷子，AK47在90米範圍內就可以擊穿1釐米後的鋼板，AK47的初速度約為710米每秒。筷子以這樣的速度並不能穿透鋼板，但1萬米每秒的筷子可以輕鬆穿透鋼板，即使是這個速度與光速相比也相差太多了！

事實上，不要說1釐米後的鋼板了，如果筷子能達到光速（假設），它能穿透任意厚度的鋼板，甚至能穿透一切，包括地球，太陽，不止穿透，也能毀滅一切！光速飛行意味著攜帶著無窮大的能量！

宇宙探索

一根筷子根本不需要以光速飛行就可以擊穿1釐米厚的勻質鋼板。

打穿任何物質其實依靠的最核心的內容是能量而並非材質。材質只是能夠最大限度的傳遞能量的載體。

以典型的M829穿甲彈來說，這是一枚利用貧鈾材料製成的反裝甲武器。

M829A2內部是一個4.6公斤重的穿透器（彈芯）。在發射後，這枚彈芯可以以每秒1675米的速度飛行。

這樣我們就可以計算一下這枚炮彈的動能了：

0.5* 4.6 * 1675 * 1675=6452937.5焦耳。也就是645萬焦耳。在這個動能下，可以在2000米的距離上正面打穿540mm厚的RHA（勻質鋼裝甲）。

如果一根22克的筷子要達到這M829彈芯的穿甲效能，那麼我們可以反著算一下。這樣就可以算出，如果離開炮口的速度可以達到7659.18米/秒的速度，那麼一根筷子就可以具備打穿540mm裝甲所需要的動能了。當然了，這個7659.18米/秒的速度這樣看起來不不直觀，W直接說下，這樣的速度在海平面飛行則是22.52馬赫！

已經接近了第一宇宙速度。

在這個速度下，任何20多克的物體打穿半米厚的勻質裝甲都不成問題。

看到這裡很多讀者或許會聯想到貧鈾彈、鎢鋼彈芯等問題上了，並且也會想到貧鈾彈的自銳效應什麼的。但要注意的一點是在這個速度等級上那些所謂的自銳、硬度什麼的都不是事。

在高速碰撞的案例內。關鍵還得看時間一個7659米/秒的高速運動物體，如果穿過540mm的勻質裝甲所經歷的時間大約是“萬分之0.7秒”，如果不能打穿這麼厚的裝甲則需要在遠小於萬分之0.7秒的時間內速度降低為0。這時有能量也有時間了，我們就可以計算功率了。

645萬焦耳 / 0.00007秒 = 91.52兆瓦的功率。

91兆瓦有多大？

上圖是秦山核電站的，10兆瓦高溫氣反應堆，輸出功率為10兆瓦。9個這樣的反應堆釋放的功率。當然反應堆是可以持續輸出高功率的，而筷子打裝甲僅僅是工作了不足萬分之一秒。

只不過目前我們還沒有技術在短短的炮管長度將一根筷子加速到22馬赫。

但要注意的是——天下武功唯快不破！

這裡有個小動圖：

經過空氣管道加速到580米左右的2.3克重乒乓球直接打穿球拍。雖然球拍沒有鋼板結實，但是提高速度打穿鋼板也不是什麼問題，更何況題主提到底筷子重量可比乒乓球還重10倍呢。

軍武數據庫

一根竹筷，以光速飛行，能不能擊穿厚度為1釐米的均質鋼板？

我的觀點是：這根筷子接近光速飛行，都可以秒殺1釐米厚度的鋼板，如果有無盡的能量，使筷子無限接近光速，可以秒殺地球。

假設不能成立

這題的假設是“筷子達到光速”，這個假設是不可能成立，根據愛因斯坦《狹義相對論》“靜質量不為零的物質，無法達到光速”。

狹義相對論的正確性

速度的巔峰對決

1905年，愛因斯坦發表了《論動體的電動力學》，其中提出了一個理論——《狹義相對論》，這個理論顛覆了，或者說包含了牛頓大神的經典力學。在宏觀低速的情況下，經典力學是狹義相對論的近似解。

舉例來說一下：

張三速度1m/s和李四速度2m/s，兩人相向運動，問相對速度？

已知v=3m/s，u=3m/s

牛頓力學之下的伽利略變換求解： v‘ = v + u = 1 + 2 = 3 m/s

狹義相對論的洛倫茲速度變換計算：

光速c=3*10^8m/s，u分母近似於1，結果近似於3m/s

如果改成高速運動，張三、李四速度都為0.5倍光速，即0.5c

伽利略變換：v’ = 0.5c + 0.5c = c

洛倫茲變換：v‘ =（0.5c+0.5c） / （1+0.25）= 0.8c

可見在高速狀態下，牛頓就不太好用了。在日常生活中，我們很少能用到狹義相對論，相比較來說牛頓經典力學，勝在計算簡單，宏觀低速也足夠精確。但是一根日常的“筷子”，達到光速或接近光速，這就涉及到高速運動了。

狹義相對論

很多人可能不解，為什麼說愛因斯坦的《狹義相對論》就一定正確呢？這裡簡單闡述一下：

科學體系的自洽性、證偽性、重複性，都源於他方證明。愛因斯坦是基於慣性系和光速不變原理兩個條件，推導出或者說是歸納出了《狹義相對論》。這裡面爭議最大的就是光速不變原理。

光速不變原理

它是指光在任何參照系下的速度都是光速本身。比如說你原地打開車燈，發出去的光速度是c，當車以100m/s的速度行駛時，再打開車燈，我在旁邊看到的，光的速度還是c，而不是（100+c）。

牛頓認為時間就是時間，時間永遠不會變，就像一條勻速連續的長河向前流逝著，不會因為任何因素髮生減速、加速、停滯。空間就是空間，同樣不會因為任何因素而改變，這就是牛頓的絕對時空觀。在這樣的時空觀下，一切事物都是相對的，都有參照物，光速也不例外，而光是在一種叫做“以太”的介質中傳播。

如果確定“以太”的存在，那麼就出現相對的問題，就像聲音相對於空氣，空氣又相對於觀察者。同理光就會存在相對速度，就像上面說的車100m/s行駛，路人甲觀察的到光速（100+c）

證明

而光速不變原理在愛因斯坦發表《狹義相對論》之前，邁克耳遜---莫雷實驗已經證明，特別搞笑的是，原本邁克耳遜和莫雷一直想證明的是“以太”的存在。

而光速不變原理也不是愛因斯坦提出來的，根據麥克斯韋方程，可以推導出真空中電磁波速c為常數。

而光也是電磁波的一部分，並且由麥克斯韋方程計算出的光速與實驗測得光速是一致的，當然這裡面存在一些證明前後的邏輯，到底是先證明光是電磁波，還是先證明速度一致就不要太糾結了，無論如何這都體現了科學的自洽性。

如果說誰給了愛因斯坦啟發，那要談到洛倫茲這個荷蘭物理學家。說洛倫茲已經把《狹義相對論》證明了一半也不為過。

洛倫茲在研究電磁理論時，發現了牛頓力學與麥克斯韋方程存在著矛盾，伽利略變換所得結果與麥克斯韋方程所得結果不一致。於是洛倫茲運用了他高超的數學微積分推導出了一個新的變換公式——洛倫茲變換，而這套變換就是狹義相對論的基礎。不巧的是洛倫茲也是“以太”說的擁護者，他不願意打破舊框架，所以成就了愛因斯坦。

以上是證明，狹義相對論與經典力學的關係，以及狹義相對性是正確的。

筷子好重

狹義相對論質增效應公式：

m0為物體的靜止質量，m為物體的動質量

通過公式我們可以知道當筷子速度v越大，越趨近於光速，那麼筷子的動質量越大。

從上圖可知，無論筷子速度如何增加，都無法達到光速，光速是一切物質運動的極限，當筷子達到光速，分母為0，《狹義相對論》就失效了，這是不可能的。

擊穿地球的能量

如果讓一個人推一根筷子，誰都可以推動，但是隨著這個筷子的速度逐漸增加，動質量也會增大，嬰兒車慢慢就變成了小汽車、輪船、地球、太陽......到了最後連整個宇宙的能量都無法使其加速。

所需能量公式：

當根號下v無限趨近於光速，分母無窮小，所需能量無窮大。

所以如果有無窮大的能量，使筷子無限接近於光速，即筷子所具有的能量就會無窮大。

運動的筷子所具有的能量↓

所以筷子可以擊穿鋼板，擊穿地球。

科學美少男

以竹子這樣的材質加速到光速，竹子應該會在一段距離後因為與空氣的摩擦而燃燒分解，在分解之前，速度肯定還沒有達到光速。所以這是一個偽命題。絕大部分物質在空氣中超高速運動，都無法擺脫和空氣的摩擦，而空氣是有阻力的，物質和空氣阻力做功，必然會產生熱量，速度越高，阻力越大，溫度也越大，當溫度達到物質的熔點，就會被分解。

大隱於市小隱於山

假如說這個筷子無比堅硬吧，還有不管它是如何達到光速，那麼根據相對論，可以推出，在筷達到光速時，v=c，m=無限大，E=無限大，無限大的能量意味著什麼？質量守恆不存在了，這還不是重點，重點是，無限大的能量，擊穿鋼板，是輕而易舉的，不管是什麼鋼板，目前已知的任何物質都無法阻擋它，它甚至可以把銀河系所有的星球打個對穿，還有，因為速度太快，它前面的原子來不及躲開，撞在一起，就會發生裂變，也就是說，你會看到個巨大的光球，飛過來，把地球打個對穿………好啦好啦，無限大的能量是不可能的，所以v不可能=c，不要去想那些不切合實際的問題啦

littleshiyi

這個問題歸根結底，是關於一種較弱的材料，去撞擊另一種較強的材料。其撞擊的結果，除了取決於兩者的質量和速度外，還與材料本身的強度有關。下面，我從一個實例開始，詳細為大家分析一下。

1、一個實例

經常做飛機的同學不知道有沒有發現，機場附近從來沒有飛鳥的出現。之前一段時間無人機在機場附近出現，就已經讓機場如臨大敵。這究竟是什麼原因呢？除了無線電干擾外，另一個重要的原因就是怕撞。

飛機起飛後速度非常快，如果遇到飛鳥，兩者的相對速度非常大。飛鳥如果與飛機發生碰撞，鳥本身肯定死無葬身之地，飛機本身也會承受不住而被撞穿。如上圖。

2、材料的力學性質

竹筷和鋼板，其力學性質差的較遠。竹筷的彈性模量13GPa左右，極限抗壓強度高的可達300MPa左右，從這個角度看，竹子具有良好的力學性能。鋼板的彈性模量200GPa，塑性強度差不多也在300MPa左右。從抗壓強度角度，兩者比較接近。兩者互相擠壓，到底鹿死誰手，還未可知。