话说在6500万年前,已经在地球上称霸了上亿年的恐龙,意外地迎来了灭顶之灾。一颗直径长达10公里的小行星一头撞上了地球,灰尘和二氧化硫大规模地喷出,这就使得太阳照射到地球上的日照量降低。
于是,地球上大多数的食物链崩溃,植物无法正常地进行光合作用。在接下来的200万年里,食草恐龙和食肉恐龙因为缺少食物而灭绝,飞鸟恐龙也走到了穷途末路。
倒霉的不仅仅有恐龙,还有许多其他的物种,当时地球上大概有95%的生物种类发生灭绝,是五次剧烈的生物大灭绝中第二严重的,也是距离我们最近的一次生物大灭绝。
那么问题来了,如果我们把小行星换成是一根针呢?如果一根针以光速击中地球,那么地球会引发第六次生物大灭绝吗?
一根针以光速击中地球会有什么后果?
要了解这个问题,我们首先要搞清楚一个概念:动能。
小行星撞地球之所以会引发恐龙的灭绝,主要是因为小行星的动能巨大,撞击的那一刻,动能都会被释放出来。由于小行星的速度远低于光速,所以我们可以直接用动能定理“E=(1/2)×(mv^2)”来计算它的能量,其中科学家预估,撞击地球的小行星动能是4.2×10^23焦耳。要知道,人类制造的威力最大的炸弹是沙皇氢弹,小行星撞击所释放出来的能量要是沙皇氢弹所释放出来的能量200万倍,同时也是美国在二战时期投掷在日本上的第一颗原子弹“小男孩”所释放能量的13.76亿倍。
用同样的方式,我们也可以来计算一根针的以光速运动时所对应的动能。我们姑且把针的质量按照1克来计算,那么一根针以光速运动所对应的动能就是4.5×10^13焦耳。这个数字要比小行星撞击地球小10个数量级,大概也相当于“小男孩原子弹”的威力。那是不是意味着,这根针撞击到地球上后,地球就好比被一颗“小男孩原子弹”炸了一下?
答案显然不是这样,如果真有那么以光速运动的针撞击到地球,那么地球肯定没了。但同时人类所构建的物理学大厦也会塌了,为何会如此严重呢?
现代物理学
这其实就要说到爱因斯坦了,他在20世纪初提出了著名的相对论。而在此之前,主流的科学理论是牛顿的力学理论和麦克斯韦的电磁学理论。在这之后,相对论和量子力学成为了现代物理学的支柱。
如果当一个物体的速度达到了接近于光速时,牛顿的动力学理论就不适用了,误差会非常大。这时候爱因斯坦相对论的普适性就体现出来了,在高速状态下,尤其是接近于光速时,相对论要远比牛顿力学更准确。所以,一根针如果以接近于光速运动,此时应该用的是相对论来计算动能。
而相对论告诉我们,物体的速度越快,质量就会变得越大,因此接近于光速运动的针的质量不再是1克,而取决于它有多接近于光速状态。只要接近于光速,针的质量就会非常大,动能也会非常大,撞到地球上就不会仅仅是一颗原子弹的威力,而应该是直接把地球给毁灭。
在科幻小说《三体》中就用到了这个概念,小说中,歌者文明利用“光粒”,一种接近于光速的粒子,击中一个星系,一整个星系就被摧毁了。
那一根针是不是以光速运动呢?
相对论的基础是光速不变原理和相对性原理,通过简单地推导,我们就可以得到一个结果:物质、信息、能量传递的最快速度是光速,然而如果要达到光速,意味着物质的静止质量要为零,可是针的静止质量不是零。因此,根据相对论,针是不可能达到光速的,如果真的达到了,那么相对论就错了,现代物理学的地基就要少一个。
但这还不是最严重的,严重的可以摧毁现代物理的根基。量子力学其实解释了为什么拥有静止质量的物体不能以光速运动。主要是因为构成万物的粒子有很多,而在宇宙中遍布着希格斯场。希格斯场可以对静止质量不为0的粒子减速,而静止质量为0的物体不会受到希格斯场的影响。
后来,大型粒子对撞机也证明了希格斯场的存在。因此,如果针可以达到光速,那么意味着量子力学也是错的。那么现代物理学的两大根基也就一起被摧毁。
如果一根针以光速撞击地球,地球会被摧毁?
1根针以光速击中地球,地球会被摧毁吗?
而相对论告诉我们,物体的速度越快,质量就会变得越大,因此接近于光速运动的针的质量不再是1克,而取决于它有多接近于光速状态。只要接近于光速,针的质量就会非常大,动能也会非常大,撞到地球上就不会仅仅是一颗原子弹的威力,而应该是直接把地球给毁灭。在科幻小说《三体》中就用到了这个概念,小...
一根针以光速击中地球会有什么后果?
根据相对论的动能公式来计算,当一根针的速度被加速到光速的99.999…30个9…99967%之时,它可以完全撞毁地球。事实上,《三体》中摧毁恒星的“光粒”就是利用了这种原理。那么,为什么我们平时不用相对论呢?在速度远低于光速的情况下,相对论的动能公式经过泰勒级数展开之后,可得经典物理学的动能公式:...
一根针以光速击中地球会有什么后果?
默认的地球模型是一个坚不可摧的硬球,接触瞬间接收了这根针所有的能量。实际上,如果真的有一根光速的针,假设这根针不变形,不损失质量,它会悄无声息的穿越地球,即使穿不透,它释放能量的过程也是有过程的,不会对地球有大的伤害。人类突破音速都不容易,想突破光速更不容易,质量来源于自然宇宙...
光速撞击地球的一根针能不能毁灭地球?
但是,如果这根针不够坚硬,且它会参与核反应,那么在它进入地球大气层之后,它就会马上灰飞烟灭,到达不了地球表面,但是仍然会摧毁整个地球,这是怎么回事呢?当这根针进入地球大气层时,由于它速度太快,大气中的原子根本来不及避开,狠狠地撞在针表面的原子上,并产生了核聚变释放了能量。每一次撞...
光速撞击地球的一根针能不能毁灭地球?
光速撞击地球的一根针能不能毁灭地球?能。首先按照爱因斯坦的相对论,有静止质量的物体是没办法被加速到光速的,只能无限接近。然后从上面这个公式中我们可以看出,当一个物体的速度在不断地接近光速时,其动能也会随之指数级地增加,无限接近光速的物体也就具有了无限的能量。因此无限接近光速的物体不论是...
如果一根针以光的速度撞击地球,会发生什么?地球会消失还是毫无反应?
可以算算。根据e=mc2。最终能量就这么多,还是有限的,那么这么多能量能摧毁地球吗?我们可以降低速度,提高质量来保证总能量不变,换成我们可以衡量的撞击。一根针大概几克重,方便计算,我们先假设为1克。所以m=0.001kg.光速为30万公里每秒.我们把速度降到3米每秒,那质量就要提升为10的16次方的...
如果有一根针以光速击中地球,地球会出现什么情况?会被摧毁吗?
不过这里有两个无法确定的因素:首先就是孙悟空的金箍棒也不一定可以坚持加速到光速,只要这根针是金属元素组成,以光速在大气中的产生摩擦,那空气中的氧气和氦气会立即与它们发生聚变反应,所以它还没有接近平流层,就会变成等离子冲击波,给地球造成为危害那就很有限了。另外就是,整个推论过程,是依据...
针以光速撞向地球会发生什么
如果针的速度达到光速,它所具有的动能不但能够直接摧毁地球,而且就连宇宙都无法幸免。但这种设想是不会成立的,因为宇宙没有无限的能量把一根针加速度到光速,拥有静质量的针只能以低于光速的速度运动。那么,针的速度达到多快可以撞毁地球呢?组成地球的物质通过引力紧密束缚在一起,为了把这些物质完全...
一根针用光速打击地球,最终是一穿而过还是摧毁地球?
结论:别说一根针,即便是一个质子或电子达到光速,不但会摧毁地球,整个宇宙也将被摧毁。光速不可超越是人类对宇宙规律认识的重达突破,是爱因斯坦狭义相对论的伟大贡献之一,现代物理学理论都是建立在这个理论基础之上的。如果这个理论改写,现代整个物理学大厦都要倾覆,就要推倒重建。我乐见出现那个能够...
一根针以光速撞击地球会造成什么后果?
地球45亿年来,最严重的小行星撞击地球,就是6500万年前,一颗10公里的小行星,以20公里\/秒的速度撞击了地球,引发了物种大规模灭绝,然而,地球却安然无恙。更别说宇宙了 我们从经典物理角度看,一根以光速运动的针,质量仅有0.2克,而10公 ...