你認為一粒沙子以光速飛行,能擊穿地球嗎?

廣西木牛三


網絡上有很多類似這樣的問題,本質上就是對相對論的理解,是否能接受相對論並且充分理解相對論。如果你理解了相對論,就不會有那樣的疑問。而之所以會提出如此問題,說明不少人仍舊以低速世界的運動規律去衡量高速(亞光速)世界。

在我們日常生活經驗中,只要速度足夠快,哪怕是空氣也能穿透非常硬的物體,比如鋼板,按照這種思維方式,一粒沙子只要速度足夠快,也應該能擊穿地球。

這種思維方式是不嚴謹的,當速度接近光速時,我們就不能用牛頓定律去衡量物理的相關運動,需要用到相對論。

首先,一粒沙子是不可能達到光速的,只能無限接近光速飛行。而當速度足夠快時,不要小看一粒沙子,它所攜帶的能量超乎想象,如果無限接近光速,能量就接近於無窮大,完全能夠輕鬆毀滅任何物體,不要說地球了,連整個太陽系都能毀滅!

所以,無限接近光速飛行的沙子並不能擊穿地球,而是會把地球毀滅!

在亞光速世界,我們日常熟知的傳統經驗都失效了,必須用到相對論才能更好地詮釋。不過在低速世界,牛頓定律仍舊相當適用,雖然牛頓經典力學是相對論的特例和近似值,但在我們日常生活中,牛頓定律已經足夠用了!


宇宙探索


光的速度達30萬公里每秒,如果一件物體以光的速度運行,其產生的力量將無法估算!

地球外面有一個浩瀚的宇宙,宇宙中有數不清的行星,如果有一天某個星球上面落下一顆石子,以光的速度飛向地球,地球會出現什麼樣的狀況呢?科學家預測,如果這個飛向地球的石子有200斤重的話,地球會被瞬間擊穿。不過這種設想是根據光的速度來預估的一個值。其實別說是一顆石子,就算是一粒沙子,以光的速度飛向地球,地球都會面臨毀滅。因為以光的速度飛行的石子,在運行過程中與周圍的分子產生強烈摩擦以後,會產生巨大的能量,撞到地球上以後,地球就會瞬間爆炸,分解成無數的顆粒漂浮在宇宙中。那個時候人類的末日也就到了


鑫時空


在中學物理中,一個物體所具有的動能由如下的公式確定:

Ek=1/2mv^2

可以看到,即便沙子以光速運動,其動能也是很有限的,撞穿地球那是不可能的。

但狹義相對論表明,沙子的速度達不到光速,因為沙子的靜止質量不為零。雖然沙子不能以光速運動,但只要沙子的速度足夠接近光速,它其實是可以撞穿地球的。根據狹義相對論,動能公式的形式如下:

可以看到,但凡靜止質量不為零的物體,只要速度無限趨向於光速,其動能將會趨向於無窮大。如果要把地球撞穿,只要讓物體的動能大於地球的引力結合能即可。地球的引力結合能是有限的,數量級為10^32(單位焦耳)。因此,只要沙子被加速到接近光速的某一程度時,它的動能將會大到足以把地球撞穿,甚至可以把整個地球完全撞毀。

另外,有人可能會問動能公式到底要用哪個?為什麼兩個公式差異這麼大呢?

經典物理學的動能公式只能用在低速的情況,而相對論動能公式既能在低速下使用,也能在亞光速下使用。

雖然兩個公式看似完全沒有聯繫,但通過對相對論動能公式進行泰勒展開,當速度遠低於光速時,這個公式就會退化成經典物理學的動能公式,這也是為什麼這個公式只能在低速下使用。而在速度接近光速的情況下,就不能再使用近似公式,而只能使用相對論動能公式。


網絡送餐


首先任何有靜止質量的物體都不可能達到光速,

子在被加速到光速層次後,其本身的質量達到無限,任何堅硬的物體在光速運動的沙子面前猶如空氣一般,輕而易舉的直接貫穿。可能我們還沒來得及反應過來,地球就已經被撞出一個巨大的洞。緊接著就是後面可怕的連鎖反應。

首先,沙子本身的體積很小,但其加速到光速的動能是無限大的,那麼它可以不費吹灰之力直接貫穿地球。但是被貫穿後的地球,會直接引發一系列的劇烈地殼運動,可能地震強度上會空前恐怖。伴隨著地殼的運動,海平面會驟然上升進而形成幾百米高的海嘯,向密集的城市群淹沒而來。緊接著,各地火山會大爆發,塵埃會使得天空一直處於灰濛濛狀態。

所以光速是非常可怕的,任何被它加持的物體,其物體本身就會擁有足以毀滅一切的驚人力量。所以宇宙才會形成一系列的自我保護機制,它定下了規則使得任何具有質量的物體都無法進行光速運動,不然整個宇宙勢必會陷入無法挽回的結果。所以大家不用擔心。

我們可以將這一粒沙子看作質量完全湮滅,這是物質釋放最大能量的方式。愛因斯坦提供了一個公式用以計算這個能量,就是大家都知道的E=MC^2。

然後假定沙子是1mm大小的立方體,密度按照二氧化硅2200kg/立方米,光速30萬km/秒,帶入公式。我計算的結果是1.98*10^11焦耳。換算成TNT當量約47.3噸。





老王金點子


不能。

任何有質量的物體都不能超越光速運動,根據愛因斯坦相對論,質量能量可以互相轉化。

愛因斯坦相對論中著名的能量質量轉化公式:

能量等於質量乘以光速的平方。

也就是說,質量以超越光速運動,將轉化為能量。能量運行速度低於光速將轉化為質量。

而那怕是一個原子為其結構的穩定,當你將這個原子加速到光速時,這個原子的質量將會變的無窮大,你得用無窮大的能量來加速這個原子。

一個原子在加速到光速時其質量都能變的無窮大,就更甭說是一粒沙子了。


jianchi


只要是人就能知道光速是這個世界上最快的速度。

且說沙子有多大,如果跟切房子的沙子一樣大都,按光速來飛行!沙子進入大氣層那一刻,聽好是那一刻,就已經飛飛湮滅了。光速飛行的物體在空氣中會產生15000度的高溫,明白了嗎!如果你說沙子無限大那就不是沙子了是,外星球撞擊地球了。


祈福2028


大家都知道,地球外面有一個浩瀚的宇宙,宇宙中有數不清的行星,如果有一天某個星球上面落下一顆石子,以光的速度飛向地球,地球會出現什麼樣的狀況呢?科學家預測,如果這個飛向地球的石子有200斤重的話,地球會被瞬間擊穿。不過這種設想是根據光的速度來預估的一個值。其實別說是一顆石子,就算是一粒沙子,以光的速度飛向地球,地球都會面臨毀滅。因為以光的速度飛行的石子,在運行過程中與周圍的分子產生強烈摩擦以後,會產生巨大的能量,撞到地球上以後,地球就會瞬間爆炸,分解成無數的顆粒漂浮在宇宙中。那個時候人類的末日也就到了,想想是不是有點可怕?



小嗨陳


沙子對地球產生光速撞擊,就先分析沙子在光速是否能撐的住速度對它產生的壓力嗎?如果到達了能承受衝擊產生壓力的形態。那也不可能要知道地核溫度高達4000到6800多度並且地核的直徑6800多千米溫度就足夠融化沙子,地核被推測是熔融體,就算沙子是光速也會被被降低速度,然後被高溫融化。



未傷的遊戲空間


我明白問題者的意思和他的空間想象力。按照目前的研究理論說法,一粒沙子不用排除摩擦力也能穿透任何物體的,更何況才是個地球大氣層!看了之前評友的論點,都借用了很多相對論,摩擦力。可是他們確忽略了在如此快的光速下,沙子根本來不及摩擦的,是直接穿透任何大氣層和物體的。但是,這個命題不成立!首先,光,是沒有速度也不存在速度!光的照耀照射近遠由光源體的體積和質量所決定。光不同於其他物質,它形同于波又介於質,嚴格來說,光是無影無蹤摸不著看不見,至於在日常生活中我們之所以看見光,是因為有宇宙空間物質的反彈,光質越強反彈就越強烈,這個在夏天地表可以看得出。假設宇宙空間沒有任何物質,只有中心點有個光源,那麼,我們就只看見光源點,周圍都是一片漆黑的。有的朋友又會問,既然光是看不見摸不著,為什麼我們還能夠看見光源點呢?這個問題就留給朋友們自行去研究探討和尋找答案了,如果在研究探討之後還找不到答案,那就敬請期待本人的長篇巨說《孤單外星人》,裡面會有介紹宇宙的起源發展和在地球上人類想要尋找的一切答案!順便聲明:本人文化有限,只讀到初三第一學期,要創作的小說用字造句可能沒那麼高深莫測,儘量讓所有讀者通俗易懂和作好包含的心理準備,謝謝!


用戶外星人


看過三體的讀者可能會記得這樣一個武器——光粒,可以簡單的看成光速的沙子,但是這粒沙子卻輕而易舉的摧毀了一顆恆星。雖然這是科幻小說裡的情節,但其中也是有科學依據作為支撐的。

在以牛頓為主的傳統物理學中,物質的質量和速度是沒有關係的,但物理學界的另一位大牛愛因斯坦卻並不這樣認為。其在之後發表的狹義相對論中闡釋了質量和速度之間的關係,也就是質速方程

M=MO/√{1-(V/C)^2}

M=運動質量

MO=靜止質量

V=運動速度

C=光速

從這個公式不難看出,如果物體的速度達到光速後物體的質量也將同時變為無窮大,在萬有引力的作用下擊穿地球可以說輕而易舉。但是這個公式也同時說明了物體是不可能達到光速的[靈光一閃]





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