03.04 一個10kg重的鐵球,用光速撞擊地球,能把地球撞穿嗎?

袖手旁觀y


一個10kg重的鐵球,用光速撞擊地球,能把地球撞穿嗎?

總是會找出一種毀滅地球的方式!一個鐵球無論它是1KG還是10KG,光速狀態下撞擊地球產生的將是極為嚴重的後果,其質增效應後攜帶的無限能量釋放的後果是我們人類難以想象的,下面不妨從兩種方式來看看結果如何?

一、我們先計算不考慮質增效應下的動能,質量10KG,速度299792458米/秒,那麼其動能為:

E=1/2×10×299792458^2=449377589368408820J

一噸TNT相當於4184000000J的能量,那麼其相當於多少噸TNT呢?

N=449377589368408820/4184000000≈107403821.55噸≈1.07億噸TNT的當量

差不多就是8級地震的能量而已.....如果按經典力學計算,這個能量也就是撓癢癢都不夠!

二,但光速的能量完全不能用經典力學的計算方式,而是需要考慮接近光速時的質增效應,那麼如何計算?

m0為物體本身質量,m為質增效應後的質量,那麼當v速度趨向於光速c時,m的質量會逐漸趨向於∞,一個無窮大質量的物體其運動時攜帶能量其然也是∞,那麼當一個10KG的鐵球以光速撞擊地球時,因其攜帶的∞能量將元超地球的引力結合能,那麼其效果將遠遠不止穿透地球,而是非常有可能毀滅整個太陽系.....甚至銀河系或者更大的範圍!!

毀滅地球也許最起碼的,更有可能的是....我們難以想象其結果!但非常慶幸的是理論上有靜止質量的物體是無法達到光速的,只能無限接近光速......因此我們完全不必擔心這樣的事情會事實上發生!


星辰大海路上的種花家


別說撞穿了,整個宇宙都能給你毀滅了……

為什麼呢?因為這個鐵球的能量是無窮大。很多人在假想一些問題的時候,沒有「極限」、「奇點」的概念,從而會把思路引入歧途。

首先問大家一個問題:1/0等於多少?

這其實就是「1/0未定式」。那麼第二個問題:1/x^2, x不斷接近於零,這個值會趨向於多少?

答案是無窮大。

那麼我們來看看相對論下的能量公式,

那麼根據:

我們可以發現,當速度v接近c的時候,質量m的分母部分會接近於0,從而使得質量趨向於無窮大。而根據第一個式子,我們知道,這個時候,能量也會趨向於無窮大。

無窮大的能量,如果真的存在,那就會毀滅整個宇宙。

好在這種東西不存在,因為沒有哪個能量源有無窮的能量。而如果真的存在,也完全不需要考慮撞地球的問題了……產生這個物體時,瞬間產生的引力波都能把你撕碎。


章彥博


如果10 kg重的鐵球以光速撞擊地球,地球不僅僅只是被撞穿的問題,而是被完全撞毀。這是因為以光速運動的鐵球具有無窮大的動能,一個小小的地球怎能抵擋得住。事實上,任何具有靜止質量的物體以光速撞向地球,都會導致地球毀滅。根據狹義相對論,物體的質量會隨著運動速度的增加而增加,它們之間的關係如下:

其中M是運動質量,m是靜止質量,v是速度,c是光速。

這個公式告訴我們,物體的運動速度無限趨於光速時,它的質量將會變為無窮大。再根據狹義相對論的動能公式:

E=Mc^2-mc^2

從上式中可以看到,無限接近光速運動的物體具有無限大的動能。因此,以光速運動的鐵球具有毀滅性的能量,摧毀地球輕而易舉。

不過,在現實中,鐵球是不可能被加速到光速的。這是因為以光速運動的鐵球具有無限大的動能,也就是說需要無限多的能量才能使鐵球的速度達到光速,這當然是不可能的。

雖然鐵球無法達到光速,但只要速度足夠快,其能量足夠高,那麼,鐵球就足以摧毀地球。組成地球的物質通過引力作用結合在一起,這種能量被稱為地球的重力結合能。如果能夠克服地球的重力結合能,則地球就能被摧毀。假如地球是一個密度均勻的球體,它的重力結合能U由如下公式給出:

U=3GM^2/(5r)

其中G是萬有引力常數,M是地球的質量,r是地球半徑。

代入數值,可以算出地球的重力結合能為2.242×10^32 J。那麼,如果這些能量被用於加速10 kg重的鐵球,則鐵球獲得的速度可通過下式計算出來:

E=Mc^2-mc^2=[1/√(1-v^2/c^2)-1]mc^2=2.242×10^32 J

解得v=0.999999999999999999999999999992c。因此,想要摧毀地球,真不是一件容易的事情。


火星一號


如果真能如你所說,別說是地球了,就是整個宇宙都不夠你炸的,這個能量與破壞程度將不亞於真空衰變,總歸就是讓宇宙重啟唄。

我們都知道,鐵球是無法被加速至光速的,因為這會耗費無窮無盡的能量,似乎還是辦不到。由下圖的動質量與速度的關係式可知:

M即為運動中的物體的動質量,也可稱之為相對論質量,m為物體的靜止質量,即一個物體在相對於我們靜止時,所測得的質量,c為光速。

由此可知,當速度v不斷增加時,動質量M是不斷增加的,當速度v逼近光速c時,動質量M可以達到無窮大。

這意味著,如果想要再讓它加速,則需要提供無窮大的能量來讓它加速,顯然這是不可能的。無窮大的能量到底是多少,不知道,也許整個宇宙作為能量來源都不夠。

所以,這個鐵球所帶來的能量將與整個宇宙總能量相媲美,宛如當初的宇宙大爆炸,宇宙迎來一次嶄新的重生。

最後再說一次吧,一切擁有靜止質量的物體無法通過加速的方式使其達到或超越光速,這是完全不可能的。


科學船塢


又是一個用“達到光速”或“超越光速”來設想的問題!

首先,有靜質量的物體是不可能達到光速的,這點我們都清楚。其次,就算是假設達到光速,也不會撞穿地球!

為何這樣說!

很簡單,理論上計算,鐵球達到光速需要無窮多的能量,如此多的能量從哪裡來?恐怕整個宇宙的能量用上都不夠!

還有,即使不考慮能量問題假設鐵球達到光速,也不能撞穿地球,因為達到光速的只能是沒有靜質量的光子,所以,如果鐵球達到光速它本身也會變成光子之類的微粒,對地球幾乎不會有任何影響。我們每天都在享受著光子的衝擊,但幾乎不會有任何影響!

或許有人會說,假設鐵球達到光速,又不會變成光子,還是鐵球,這樣的話,不要說地球了,整個宇宙都承受不起!

所以,放棄任何在絕對速度上達到過超越光速的想法吧,起碼在現有的物理定律體系下沒有任何可能,也沒有意義。除非你能打破現有物理理論,發現並建立一套完整的完全不同的大自然法則,不然不要在超越光速的道路上越走越遠!


宇宙探索


因為愛因斯坦不允許有靜質量的物質達到光速,所以如果非要達到,那麼鐵球可能就要轉化成光子形態,即以光的形式撞擊地球。



這裡我們換算一下,光子的相對論質量是hv/c2。10公斤鐵球轉化的光子個數是:

10*c2/hv,總能量為:mc2=10*c2=9*10^17J。

假如光的波長是400nm,則光子個數為:3.4*10^59個。雖然看著光子個數挺多,但是地球每秒鐘接受太陽的光子數都在6.8*10^61個。故而,這種形式的鐵球撞擊到地球上,也就是給地球撓個癢癢,把照射的不分燒灼一下而已。



但是,如果題主說的是無限接近光速,這個相對論允許,那麼如此高的速度,我覺得會把地球裝個窟窿。而且還會把自身巨大的動能傳遞一部分給地球,地球會快速地運動。



如果是朝著太陽撞擊,地球會會快速飛向太陽。如果不是,地球獲得足夠動能,會脫離太陽系變成流浪行星。


科學探秘頻道


頭條啊,哎。

之前問光速一拳打地球會怎樣,然後是光速雞蛋撞地球會如何,被諷刺雞蛋到不了光速就走出來很多1/2光速、1/10光速撞地球的問題,反正是要撞地球。轉了一圈回來,又要光速撞了?

那也只好拿以前的回答:

1.任何有靜止質量的物質都不可能被加速到光速~結論是問題在扯淡

2.假設真的存在靜止質量10kg的光速鐵球,其必然等同於擁有全宇宙的能量,撞地球?那是神擋殺神、佛擋殺佛,何止毀天滅地!

3.這條是回答那些指望大氣層、海洋靠摩擦緩衝的,流星會被燒燬,是因為流星速度慢,周圍大氣來得及補充過來參與摩擦。光速過來的鐵球只會跟沿途大氣分子直接碰撞,大氣層厚度鐵球橫截面積的大氣柱那麼多的空氣參與“互動”而已。總質量能有多少?一算可知,以前寫過懶得在寫一遍了。答案是幾乎可以忽略。

4.那些說地球相對鐵球也是光速,而地球靜止質量遠大於鐵球於是無視鐵球的:我就問穿甲彈貫穿目標的時候,目標怎麼不貫穿穿甲彈呢?颱風中樹葉嵌入樹幹的時候為什麼不是樹葉自己粉身碎骨?一點火藥就把子彈加速到音速。你怎麼不說相對於子彈一點火藥就把地球加速到音速了?仔細想想正確答案應該是什麼?

5.不管光速鐵球還是不是鐵球,鐵原子結構被加速過程撕裂成了什麼,整體上看做一團質量無限大(不管是鐵球還是拳頭或者雞蛋,也不管是10克還是10千克)的光速等離子團撞向地球好了,地球是什麼?人家都沒感覺到就直穿而過了好嗎?

如果非要腦洞:假設鐵球和地球都不了摧毀,那麼鐵球和地球體系的總體動能不變,最終仍然是延鐵球初始方向運動,且動能無限大?這裡忽略無數細節,單說地球,延鐵球運動方向無限大動能運動意味著什麼?地球也被加速到無限趨近於光速!

那麼,考慮到地球不是絕對堅硬的,下場是什麼還用說嘛?能把地球加速到幾乎光速的能量瞬間施加到地球上,地球最好的結局是被穿了個洞,基本完整最小程度的吸收鐵球能量。否則,嘿嘿。。。

這個問題的關鍵就在一個“無窮大”上,再小質量的物體達到光速,擁有的能量也是無窮大,被攻擊者最好的命運就是讓它貫穿,而不是阻擋。


Silwinder


一切的假設建立在如果上,如果真有一個十千克重的鐵球以光速撞擊地球的話,就不單單是撞穿那麼簡單了。

一個物體,物體的運動越大,所攜帶的動能越強,質量越大,如果力量可以,不妨試試。你對著秤打一拳,可能瞬間秤上現實的質量比你自己還重。再比如小小子彈,拿了砸人和拿槍打出來是兩碼事。這就是速度決定。



當速度無限趨於光速時,它的質量將會變為無窮大。無限接近光速運動的物體具有無限大的動能。因此,以光速運動的鐵球具有毀滅性的能量,再無窮大質量和無窮大動能下,可以輕鬆摧毀地球。



但是這只是假設,因為這是不可能達到的速度。在具有光速,具有無窮大的質量,能量,動能下,意味著也需要無窮大的加速能量。不然二者不成立,因為任何能量都不可能憑空產生。事實上,所有物質都不可能達到這種速度。


壹點科譜


10KG這種量級的東西是不可能摧毀地球的,打穿更是不可能,原因有2個,1是不可能加速到光速,2就算非常非常快也沒用,進入大氣層的時候會和空氣劇烈摩擦,動能轉化為熱能,並且減速,在這個過程中10KG的鐵瞬間就蒸發了,到不了地面的


處女座喵星人


頭條能不能錄點有營養的問題。各位物理大溼在回答這種問題前能不能也先別急著裝逼而把最簡單的錯誤指出來呢?……\n\n這問題最根本的錯誤就是:一切有質量的物體都無法達到或超過光速。有質量的物體,那怕只是一個原子,要達到光速需要無限的能量;如果用有限的能量作用於物體,則需要無限的時間才能加速至光速——也就是永遠無法達到光速,即使用盡整個宇宙的能量。那又怎麼可能有鐵球用光速撞擊地球呢?如果問題改成“高亞光速”興許還有點道理。\n\n如果是這樣,如果是1公斤也好還是10公斤也好,關鍵都看得是能量而不是質量,質量和能量因為是等效的,在高速飛行的物體下直接問的就是能量了。0.9c的物質和0.9999999c的物質,能量相差N個數量級。任何有質量的微觀粒子,也都問的是能量而不是質量。實際上,如具有靜止質量的中微子,不同的中微子能量都差多個數量級,就在與時是0.999999c還是0.9999999999999c而已。\n\n10kg的物體鐵球接近光速?那拜託它的等效質量早就遠超10kg了,LHC的質子等效質量都可以很大很大。如果問的是靜止質量還有點意義。但你到底要多快?不可能等於c,要麼0.99c要麼0.9999c,差一點,能量都差N個數量級。\n\n先不說問題多傻了。不過假設一個靜止質量為10公斤的鐵球,以高亞光速,假設為0.99c撞擊地球。那麼簡單的相對論公式,其等效質量會被放大7倍多,大致就有70公斤。再根據動能公式計算,就能得到其動能約為3.15×10^18次方焦耳。1公斤TNT約為420萬焦耳,也就是大約等於750000000000TNT當量,也就是7500億TNT當量,等於7500個歷史上最大的人造核武器“大伊萬”彈的威力。撞穿大概是不能的,因為鐵球而已,沒那麼硬,肯定會全部轉化為能量。而7500個超級氫彈同時爆炸,大概能把地表大部分生命毀滅,跟小行星撞擊地球的後果差不多吧。


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