如果一个质子以光速撞到人的身上,会对人造成怎样的伤害?有何依据?

阡陌梨园


质子是有质量的粒子,严格说,是有静止质量的粒子。只要是有静止质量的粒子,它就不可能达到光速。除非它是一个光子。光子没有静止质量,所以可以达到光速,而且它没有加速过程。质子是有加速过程的,在加速过程之中,由于动能公式,质子在加速到光速的90%以上时,会越来越消耗能量。越提高一丁点的速度,就要消耗几何倍数的能量。这种消耗是呈现出一种“陡峭式”曲线攀升。

比如,在90%光速的时候,消耗能量不大,但是继续往上提速,突然就需要1万倍的能量,再往上提升一点,则需要1亿倍的能量。越接近光速,其所需要的能量就越惊人。

如果质子达到光速,就需要无穷大的能量来驱动。这显然是不可能的,全宇宙的能量也是有限的,因为宇宙是有限的集合体,不可能无限。所以,无论如何,一个质子都是不可能达到光速。但是,如果让质子无限接近光速,倒是有可能的。如果质子真的可以具有无限接近光速,比如达到99.9999%光速,这个质子是可以摧毁一个人类的。不过,以目前的科技水平,做不到这样的加速。314


怀疑探索者


不考虑相对论限制的话,一个以光速运动的质子动能大概是469MeV,大概是7.94*10^-11J能量。别看这点能量虽小,但是在分子原子尺度内,这个能量远远大于任何化学键的键能、原子的电子结合能以及原子核的结合能。



所以,如果这样一个质子撞到人身上,宏观上身体是完全不会受到机械伤害的。但是在微观层面,这个质子必然会和体内的某个分子相撞,如果撞到化学键上,化学键成键的电子对直接被破坏,说不定还撞出一个中子出来。如果撞到原子内层的非成键电子,一样的会把电子撞出原子,或者形成一个中子。如果撞到原子核上,估计得把原子核给装散架。总之,这个质子肯定会把与之相撞的分子结构给破坏掉。当然了,如果这个分子不属于遗传物质,即便是结构被破坏了,影响也不大。但是,如果是核酸分子被撞,就有些影响了,因为这意味着基因突变。



不过,这个时候你也不必紧张,因为本来人体内时时刻刻都会存在着一些基因的突变,而这些突变即使发生了,细胞内的修复机制也会帮你修复。实在修复不了,还会启动凋亡程序,使细胞死亡,从而解除癌变的可能。



所以说,一个即使以光速运动的质子撞到你,对你完全没有影响,根本就不用找质子索赔。

但是,如果是一群(一束)质子,那么你的情况就危险了。组成你细胞的分子将会被大规模破坏,包括核酸。所以,你的很多细胞都会出现功能性障碍或者直接死亡。如果剂量大,损坏的细胞太多,直接死亡都有可能。如果一直对你照射,估计你的细胞都会慢慢解体,重新变成各种物质,你也烟消云散。



当然了,这不就是很多电影中演的高科技枪支:质子枪吗?你希望有一个吗?


科学探秘频道


如果一个质子以光速撞到人的身上,会对人造成怎样的伤害?

一个质子的质量为:1.66×10^-24g,很明显这几乎是一个可以忽略的质量,但根据质增效应,一个被加速到光速的物体质量将会增加到无穷大!当然它所具有的动能也将达到无穷大,但很明显我们无法达到这样的速度,不过将一个人分解为粒子状态估计也不需要无穷大的能量,假如需要一颗广岛原子弹的能量,那么需要将这个质子加速到多大的速度呢?

一、需要多大的速度?

广岛原子弹大约相当于2万吨TNT的当量,一吨TNT=4184000000焦耳,那么2万吨是多少呢?

EK=83680000000000J

根据相对论速度下的动能公式:E=mc^2/√(1-v^2/c^2) -mc^2

m的质量为:1.66×10^-24g

那么v=0.999999999999999999999……c(大约有40位)

这是一个没有到达光速,却几乎和光速相差无几的速度,但这本质就完全不一样了,因为从理论上来说,这是一个可以到达的速度,无论是它的质增效应以及加速所消耗的能量都是一个可计算值,只是这个速度计算只是一个数学游戏,现代科技以作用于反作用力的方式是不可能达到这个速度的!当然在加速器中也不行,这样消耗的能量是人类所无法企及的!

二、其实无需计算,还真有这样的案例!

前苏联物理学家阿纳托利·布戈尔斯基就曾经被接近光速的质子流穿过大脑,他是莫斯科州南部普罗特维诺市的高能物理研究机构的研究员,1978年7月13日,前苏联最大粒子加速器U-70正在工作中,但突然安全系统出了故障,当阿纳托利·布戈尔斯基探头进去查看时,一束接近光速的高能粒子直接穿过了他的头部!据他形容“看到了比一千个太阳还要亮的光”!

1977年设计的最早的加速器采用了回旋共振或者串联加速器将离子引入。

质子流穿透阿纳托利·布戈尔斯基的路径,从左脸鼻侧翼进入,从左后脑穿出,高速粒子流出大脑的位置已经脱发,很容就可以区分!他受到的辐射高达20万拉德,一般人致死剂量约为6000拉德!遭受了辐射之后脸部被严重烧伤,而且深达骨髓与大脑!原本以为必死无疑的阿纳托利·布戈尔斯基居然活了下来,而且还拿到了一个博士学位,尽管时常癫痫发作,而且左脸因神经损伤而毫无表情,但至少活下来了!

当然需要注意下的是原子电荷是中性的,加速器无法加速中性电荷的粒子,因此各位听说的都是电子对撞机或者质子对撞机,却没有听过原子对撞机就是这个原因!


星辰大海路上的种花家


一个质子的质量是1.66×10^-21kg,如此小的质量几乎可以忽略不计,我相信这也是为什么问题会用质子撞击人的身体,因为这容易给人带来错觉,如此小的质量撞到人身上应该没事吧?人体不会有任何反应!

事实上正好相反!

首先,需要纠正一点,质子无论如何不能达到光速,所以问题中的假设没有意义,这里我们假设质子非常非常接近光速,这样的质子撞击人体会出现什么结果呢?

结果只有一个,人不但会受到伤害,而且是毁灭性伤害。根据爱因斯坦狭义相对论,无限接近光速的质子会拥有接近无限的质量和动能,如此大的动能撞击但人身上,完全可以摧毁人体!

所以,我们可以看出,不要说质子了,就算是电子,或者任何具有静质量的粒子,不管质量有多小,在速度足够快的情况下都会拥有巨大的动能!

而在医学上,只要把质子的速度控制但一定范围,不但不会对人体有害,还可以治疗癌症,因为高能质子束可以攻击癌细胞,杀死癌细胞!

当然,要想让质子具有很大的动能,理论上可以做到,实际上几乎不可能,那本身就需要极大的能量,而相对论的质增效应在速度非常接近光速时才更明显!


宇宙探索


提这个问题的朋友可能也是一个《三体》谜,事实上这也是很多《三体》谜思考的问题。因为它涉及到了《三体》中一个不大不小的疑问:光速飞行的“智子”到底有没有杀伤力?在《三体》中,如果水滴不来地球,单单依靠智子能否狙杀罗辑、章北海等一众重要人物。很明显,这种结果是成立的,如果一个质子以光速撞击到人身上,也许一次并不一定会杀死这个人,但反复撞击肯定会要了这个人的命。

质子和光子的区别:为什么光照在人的身上没事,但质子撞击就有事?

按照现代科学的解释,光子因为不具有质量,所以光子虽然能够达到光速,也能在光速的情况下具有一定的能量,但这种能量微乎其微,所以打在人的身上没事。但质子(智子)就不一样了,质子是原子核的一部分,是真真正正具有质量的微观粒子。在现代强子对撞中,质子常被作为加速粒子去撞击标靶粒子。换句话说,在强子对撞机中,质子连原子核都撞得开,如果一颗光速的质子撞在人身上肯定会造成严重的后果。

粒子撞击的严重有多严重,居里夫人的悲剧,其实就是被辐射粒子撞击而死。

事实上对于微观粒子来说,包括人的身体万事万物都是一个大型的蜂窝煤结构,到处都存在缝隙,这是由原子的结构决定的,原子核只占原子很小的一部分。如果光速的质子撞击人体,完全从原子的缝隙中穿过当然没什么问题,但如果直接撞上了原子核,那么这个原子肯定会被撞碎,肯定会对这个人造成一定的影响。影响的大小决定于这个细胞对人体的重要程度。

在科学史上,大家都知道著名的居里夫人死于自己发现的放射性物质。但所谓放射性物质其实就是指的是这个物质能不断的向外界放出自己的电子、质子、中子等,所以放射性物质在放一段时间后质量会有所减少。而居里夫人的死因也正是因为长期和这些放射性物质在一起,被辐射出来电子、质子、中子打碎了自己身体中的重要细胞。但必须注意的是,这些被辐射出来的电子、质子和中子其速度远远低于光速,如果是光速进行撞击,这个后果会更严重。

在历史上被接近光速质子爆头的直接案例是前苏联科学家阿纳托利·布戈尔斯基(Anatoli Bugorski)1978年7月13日,他因为检查设备,无意间被高能质子束直接爆头,用他的话说“看到了比一千个太阳还要亮”的光,但是当时却却没有感到疼痛。幸运的是这个倒霉的科学家最终活了下来,但后果是左耳完全失聪,左脸瘫痪,而且常常伴有癫痫发作。

因此,如果一个人被质子用光速进行撞击,肯定会造成巨大的伤害。

《三体》中的小BUG,智子其实能够直接撞死罗辑,无非是多撞几次罢了,以当时人类的技术,其实没有任何办法进行阻止。

在《三体》中,智子本来就是一个质子,可以从真空中借的能量以光速进行飞行,被三体人用来监控人类和锁死人类科技。在危机纪元中,因为罗辑推导出了黑暗森林法则,远在4光年之外三体第一舰队不得不靠发射水滴和ETO暗杀的方式除掉罗辑。

其实按照智子的能力,完全可以直接撞死罗辑,甚至可以选择致命的部位,一击必杀。如果是这样的话,罗辑的结果肯定不会好于前苏联哪位倒霉的科学家阿纳托利·布戈尔斯基,虽然他是被高能质子束(很多质子)爆头,但毕竟就那么一下。在《三体》中如果三体人愿意可以让智子一直给罗辑爆头,罗辑肯定会死于非命。而以当时人类的技术,完全无法阻止。只不过这样写的话,《三体》也就不会有后来的故事了。

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深度科幻


按照狭义相对论,不像光子那样,由于质子拥有静止质量,所以质子不能以光速运动,其速度只能无限接近于光速。只要物体的静止质量不为零,无论它有多小,即便小如质子(1.67×10^-27千克),当它们的速度足够接近光速时,动能将会急剧增加。具体参见如下的公式:

如果对上述的相对论动能公式进行二项展开,并且考虑远低于光速的情况,上述公式就能转变为经典物理学中的动能形式:Ek=1/2mv^2。

但如果是亚光速运动,相对论效应不可忽略。由于速度在无限趋于光速时,动能将会接近于无穷大,这就是质子不可达到光速的原因。从上式中也可以看到,只要一个质子的速度足够快,接近于一定程度的光速,它所拥有的巨大动能足以完全摧毁一个人。

如果控制好质子的速度,它们可以用于人体肿瘤治疗,这就是质子束治疗。通过粒子加速器把质子束加速到一定的速度,然后利用这些高速带电粒子来攻击肿瘤细胞,达到肿瘤治疗的效果。这种治疗方法要比X射线和γ射线的辐射更小,并且精度也更高。


火星一号


这个问题其实连最顶尖的粒子物理学家也很难给你一个完美的答案。不过,现实中就实实在发生过这么一起,一束质子穿过人身体的事件,而且穿过的位置还是头部。

这个可怜的人叫阿纳托利布格斯基,他是一位前苏联时期的科学家。事情发生时(1978年),他正在检修粒子对撞机,此时突然一个安全装置失灵了,一束亚原子粒子以接近光速的速度像他的头部射来。

他当然反应不及,粒子束穿过了他的头部,当时他认为他必死无疑。因为你要知道,我们用纸治疗癌症的粒子束流能量一般都不会超过2.5亿电子伏特,可是射向他的那束粒子能量高达760亿电子伏特,后者是前者的300多倍啊!!!

再说会他再被照射的那一瞬间的感觉,布格斯基说自己完全没有任何感觉。但当他被送到医院时,他的脸已经肿大了一半。更尴尬的是,医院当时根本就不知道该如何正确的救治他。

但最后,他却离奇的生还了下来。但是因为这次照射事件,他的脸一般是瘫痪的,一只耳朵也失聪了,而且会发生恐怖的全身痉挛症状。但令人称奇的是,他的智商一点都没有受影响,最后他还拿到了博士学位。

据说,布格斯基的脸一半比另一半显得要年轻的多。

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科学重口味


如果一个质子以接近光速(到达不了光速的)撞击人体会发生什么?我认为几乎什么也不会发生!因为:一、这个质子大概率的是什么原子核也撞不上,穿过原子中的空隙出了人体。二,即使质子有幸撞上人体中某个原子核,发生了一系列核变化,但只释放了极少的能量,绝大部分能量也隨粒子穿出了人体。对人大概什么感觉都不会有。宇航员在太空中怕经常会遭遇高能宇宙射线(粒子)的轰击,好像什么事也没有。

除非这个质子穿过人体时恰好引起某种蝴蝶效应,不过这种可能性跟零差不多!


手机用户89923547909


大型强子对撞机可以将具有质量的粒子加速至接近光速,但也是接近光速罢了,总不会达到光速,更不用提超越光速,在我们这个宇宙中,只有光子这种静止质量为0的基本粒子可以达到光速,其它均无可能,无论你采用什么方法。

接近光速也有很大的差别,是90%光速,还是99.9%的光速,根据由速度影响的质量、能量变化曲线,可以知道,只有极度接近100%光速的物质才具有无穷大的质量与能量,也就是说,在极度靠近100%光速的位置,曲线才呈现出陡峭式攀升。

90%光速,根据洛伦兹变换,时间既不会慢多少,质量与能量也不会增加多少,只有无限贴近100%光速,才是无穷大的开端。

而题目所说,质子这种强子以100%光速撞到人的身上,会造成什么伤害?首先要考虑到质子裹挟着多大的能量,答案是无穷大,即,耗费整个宇宙的资源也不会将质子加速至光速,试想一下,撞到人的身上会是什么后果吧,不言而喻。


科学船坞


一个光速质子撞人身上没什么影响。

有质量的物体一般到不了光速,到光速需要的能量无穷大。就假定接近光速吧,各位打过针的都知道,细小的伤口身体会自愈的。质子那么小,打个洞都看不见。每个毛孔和质子比都跟太阳系那么大。

有些问题根本不需要高深学问,用点常识就够了。就像一帮学霸在讨论水滴从天上落下会不会砸死人,然后有人说没见过下雨吗。呵呵!


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