每天,都有大量的高能粒子和宇宙射線以亞光速甚至光速撞擊地球。不過(guò),地球安然無(wú)恙,人類在地球上的生存基本上沒(méi)有受到影響。如果換做是一顆質(zhì)量為10克的子彈,倘若它以光速飛向地球,結(jié)果又會(huì)如何呢? 如果根據(jù)牛頓物理學(xué),即便子彈以光速運(yùn)動(dòng),但它的質(zhì)量非常低,它所具有的動(dòng)能并不高,大約為4.5×10^14焦耳,這相當(dāng)于5枚廣島原子彈爆炸所釋放出的能量。有可能當(dāng)子彈在穿過(guò)稠密的地球大氣層時(shí),就因?yàn)閯×覊嚎s前方的空氣,使得溫度劇增,導(dǎo)致子彈還沒(méi)撞到地面就被完全蒸發(fā)掉。人類曾經(jīng)引爆過(guò)當(dāng)量相當(dāng)于2500枚廣島原子彈的氫彈,結(jié)果也沒(méi)有對(duì)地球本身造成什么影響。 與自然界中的爆炸事件相比,這更是微不足道的能量。目前已知最大規(guī)模的火山爆發(fā)事件發(fā)生在大約2700萬(wàn)年前,當(dāng)時(shí)拉加里塔火山出現(xiàn)大規(guī)模爆發(fā),釋放出的能量相當(dāng)于2400萬(wàn)枚廣島原子彈同時(shí)爆炸。 目前已知最大規(guī)模的小行星撞擊事件發(fā)生在6500萬(wàn)年前,當(dāng)時(shí)希克蘇魯伯隕石撞上地球,釋放出的能量相當(dāng)于50億枚廣島原子彈同時(shí)爆炸。即便如此,地球上只是留下了一些痕跡,地球本身基本無(wú)恙。 不過(guò),愛(ài)因斯坦的相對(duì)論告訴我們,牛頓物理學(xué)只適合在低速情況下近似使用,亞光速和光速的情況只能用相對(duì)論,所以上述的計(jì)算結(jié)果是錯(cuò)誤的??紤]到相對(duì)論效應(yīng),有靜質(zhì)量的物體在接近光速時(shí),動(dòng)能將會(huì)急劇升高,因?yàn)閯?dòng)質(zhì)量會(huì)隨著速度無(wú)限接近光速而變得無(wú)窮大,具體如下圖所示: 根據(jù)相對(duì)論,可以推導(dǎo)出亞光速下的動(dòng)能為: 如果子彈以光速運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量將會(huì)變成無(wú)窮大,動(dòng)能也會(huì)變成無(wú)窮大。不要說(shuō)地球,就連整個(gè)宇宙也會(huì)被這顆擁有無(wú)窮能量的子彈摧毀掉。 不過(guò),這在現(xiàn)實(shí)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)橛钪鏇](méi)有無(wú)限的能量來(lái)把子彈加速到光速,即便是十分微小的電子(質(zhì)量為9.1×10^-31千克)也無(wú)法被加速到光速,擁有靜質(zhì)量的物體注定不能達(dá)到光速。 另一方面,如果物體沒(méi)有靜質(zhì)量,為了使相對(duì)論的動(dòng)能公式有意義,變成0/0型不定極限,這種物體的速度只能是光速,始終以光速傳播的光子就是這樣的例子。超光速是不存在的,光速是最快的局域速度。 雖然子彈不能以光速運(yùn)動(dòng),但從上面的公式可以看出,只要子彈的速度足夠趨于光速,它將擁有極為巨大的動(dòng)能。如果子彈的動(dòng)能超過(guò)地球的引力結(jié)合能(2.2×10^32焦耳),子彈可以完全撞毀地球,地球?qū)?huì)消散成為星云,無(wú)法再通過(guò)引力聚攏在一起,對(duì)應(yīng)的速度為光速的99.9999999999999999999999999999999992%。如果子彈的速度更加快,就連太陽(yáng)也能被摧毀。 |
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