你认为一粒沙子以光速飞行,能击穿地球吗?

广西木牛三


网络上有很多类似这样的问题,本质上就是对相对论的理解,是否能接受相对论并且充分理解相对论。如果你理解了相对论,就不会有那样的疑问。而之所以会提出如此问题,说明不少人仍旧以低速世界的运动规律去衡量高速(亚光速)世界。

在我们日常生活经验中,只要速度足够快,哪怕是空气也能穿透非常硬的物体,比如钢板,按照这种思维方式,一粒沙子只要速度足够快,也应该能击穿地球。

这种思维方式是不严谨的,当速度接近光速时,我们就不能用牛顿定律去衡量物理的相关运动,需要用到相对论。

首先,一粒沙子是不可能达到光速的,只能无限接近光速飞行。而当速度足够快时,不要小看一粒沙子,它所携带的能量超乎想象,如果无限接近光速,能量就接近于无穷大,完全能够轻松毁灭任何物体,不要说地球了,连整个太阳系都能毁灭!

所以,无限接近光速飞行的沙子并不能击穿地球,而是会把地球毁灭!

在亚光速世界,我们日常熟知的传统经验都失效了,必须用到相对论才能更好地诠释。不过在低速世界,牛顿定律仍旧相当适用,虽然牛顿经典力学是相对论的特例和近似值,但在我们日常生活中,牛顿定律已经足够用了!


宇宙探索


光的速度达30万公里每秒,如果一件物体以光的速度运行,其产生的力量将无法估算!

地球外面有一个浩瀚的宇宙,宇宙中有数不清的行星,如果有一天某个星球上面落下一颗石子,以光的速度飞向地球,地球会出现什么样的状况呢?科学家预测,如果这个飞向地球的石子有200斤重的话,地球会被瞬间击穿。不过这种设想是根据光的速度来预估的一个值。其实别说是一颗石子,就算是一粒沙子,以光的速度飞向地球,地球都会面临毁灭。因为以光的速度飞行的石子,在运行过程中与周围的分子产生强烈摩擦以后,会产生巨大的能量,撞到地球上以后,地球就会瞬间爆炸,分解成无数的颗粒漂浮在宇宙中。那个时候人类的末日也就到了


鑫时空


在中学物理中,一个物体所具有的动能由如下的公式确定:

Ek=1/2mv^2

可以看到,即便沙子以光速运动,其动能也是很有限的,撞穿地球那是不可能的。

但狭义相对论表明,沙子的速度达不到光速,因为沙子的静止质量不为零。虽然沙子不能以光速运动,但只要沙子的速度足够接近光速,它其实是可以撞穿地球的。根据狭义相对论,动能公式的形式如下:

可以看到,但凡静止质量不为零的物体,只要速度无限趋向于光速,其动能将会趋向于无穷大。如果要把地球撞穿,只要让物体的动能大于地球的引力结合能即可。地球的引力结合能是有限的,数量级为10^32(单位焦耳)。因此,只要沙子被加速到接近光速的某一程度时,它的动能将会大到足以把地球撞穿,甚至可以把整个地球完全撞毁。

另外,有人可能会问动能公式到底要用哪个?为什么两个公式差异这么大呢?

经典物理学的动能公式只能用在低速的情况,而相对论动能公式既能在低速下使用,也能在亚光速下使用。

虽然两个公式看似完全没有联系,但通过对相对论动能公式进行泰勒展开,当速度远低于光速时,这个公式就会退化成经典物理学的动能公式,这也是为什么这个公式只能在低速下使用。而在速度接近光速的情况下,就不能再使用近似公式,而只能使用相对论动能公式。


网络送餐


首先任何有静止质量的物体都不可能达到光速,

子在被加速到光速层次后,其本身的质量达到无限,任何坚硬的物体在光速运动的沙子面前犹如空气一般,轻而易举的直接贯穿。可能我们还没来得及反应过来,地球就已经被撞出一个巨大的洞。紧接着就是后面可怕的连锁反应。

首先,沙子本身的体积很小,但其加速到光速的动能是无限大的,那么它可以不费吹灰之力直接贯穿地球。但是被贯穿后的地球,会直接引发一系列的剧烈地壳运动,可能地震强度上会空前恐怖。伴随着地壳的运动,海平面会骤然上升进而形成几百米高的海啸,向密集的城市群淹没而来。紧接着,各地火山会大爆发,尘埃会使得天空一直处于灰蒙蒙状态。

所以光速是非常可怕的,任何被它加持的物体,其物体本身就会拥有足以毁灭一切的惊人力量。所以宇宙才会形成一系列的自我保护机制,它定下了规则使得任何具有质量的物体都无法进行光速运动,不然整个宇宙势必会陷入无法挽回的结果。所以大家不用担心。

我们可以将这一粒沙子看作质量完全湮灭,这是物质释放最大能量的方式。爱因斯坦提供了一个公式用以计算这个能量,就是大家都知道的E=MC^2。

然后假定沙子是1mm大小的立方体,密度按照二氧化硅2200kg/立方米,光速30万km/秒,带入公式。我计算的结果是1.98*10^11焦耳。换算成TNT当量约47.3吨。





老王金点子


不能。

任何有质量的物体都不能超越光速运动,根据爱因斯坦相对论,质量能量可以互相转化。

爱因斯坦相对论中著名的能量质量转化公式:

能量等于质量乘以光速的平方。

也就是说,质量以超越光速运动,将转化为能量。能量运行速度低于光速将转化为质量。

而那怕是一个原子为其结构的稳定,当你将这个原子加速到光速时,这个原子的质量将会变的无穷大,你得用无穷大的能量来加速这个原子。

一个原子在加速到光速时其质量都能变的无穷大,就更甭说是一粒沙子了。


jianchi


只要是人就能知道光速是这个世界上最快的速度。

且说沙子有多大,如果跟切房子的沙子一样大都,按光速来飞行!沙子进入大气层那一刻,听好是那一刻,就已经飞飞湮灭了。光速飞行的物体在空气中会产生15000度的高温,明白了吗!如果你说沙子无限大那就不是沙子了是,外星球撞击地球了。


祈福2028


大家都知道,地球外面有一个浩瀚的宇宙,宇宙中有数不清的行星,如果有一天某个星球上面落下一颗石子,以光的速度飞向地球,地球会出现什么样的状况呢?科学家预测,如果这个飞向地球的石子有200斤重的话,地球会被瞬间击穿。不过这种设想是根据光的速度来预估的一个值。其实别说是一颗石子,就算是一粒沙子,以光的速度飞向地球,地球都会面临毁灭。因为以光的速度飞行的石子,在运行过程中与周围的分子产生强烈摩擦以后,会产生巨大的能量,撞到地球上以后,地球就会瞬间爆炸,分解成无数的颗粒漂浮在宇宙中。那个时候人类的末日也就到了,想想是不是有点可怕?



小嗨陈


沙子对地球产生光速撞击,就先分析沙子在光速是否能撑的住速度对它产生的压力吗?如果到达了能承受冲击产生压力的形态。那也不可能要知道地核温度高达4000到6800多度并且地核的直径6800多千米温度就足够融化沙子,地核被推测是熔融体,就算沙子是光速也会被被降低速度,然后被高温融化。



未伤的游戏空间


我明白问题者的意思和他的空间想象力。按照目前的研究理论说法,一粒沙子不用排除摩擦力也能穿透任何物体的,更何况才是个地球大气层!看了之前评友的论点,都借用了很多相对论,摩擦力。可是他们确忽略了在如此快的光速下,沙子根本来不及摩擦的,是直接穿透任何大气层和物体的。但是,这个命题不成立!首先,光,是没有速度也不存在速度!光的照耀照射近远由光源体的体积和质量所决定。光不同于其他物质,它形同于波又介于质,严格来说,光是无影无踪摸不着看不见,至于在日常生活中我们之所以看见光,是因为有宇宙空间物质的反弹,光质越强反弹就越强烈,这个在夏天地表可以看得出。假设宇宙空间没有任何物质,只有中心点有个光源,那么,我们就只看见光源点,周围都是一片漆黑的。有的朋友又会问,既然光是看不见摸不着,为什么我们还能够看见光源点呢?这个问题就留给朋友们自行去研究探讨和寻找答案了,如果在研究探讨之后还找不到答案,那就敬请期待本人的长篇巨说《孤单外星人》,里面会有介绍宇宙的起源发展和在地球上人类想要寻找的一切答案!顺便声明:本人文化有限,只读到初三第一学期,要创作的小说用字造句可能没那么高深莫测,尽量让所有读者通俗易懂和作好包含的心理准备,谢谢!


用户外星人


看过三体的读者可能会记得这样一个武器——光粒,可以简单的看成光速的沙子,但是这粒沙子却轻而易举的摧毁了一颗恒星。虽然这是科幻小说里的情节,但其中也是有科学依据作为支撑的。

在以牛顿为主的传统物理学中,物质的质量和速度是没有关系的,但物理学界的另一位大牛爱因斯坦却并不这样认为。其在之后发表的狭义相对论中阐释了质量和速度之间的关系,也就是质速方程

M=MO/√{1-(V/C)^2}

M=运动质量

MO=静止质量

V=运动速度

C=光速

从这个公式不难看出,如果物体的速度达到光速后物体的质量也将同时变为无穷大,在万有引力的作用下击穿地球可以说轻而易举。但是这个公式也同时说明了物体是不可能达到光速的[灵光一闪]





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