在人類的科學(xué)史上,有兩位偉大的科學(xué)家相信大家都知道,他們分別是牛頓和愛因斯坦。牛頓提出了偉大的萬有引力,提出了世界萬物都存在引力的觀點(diǎn),愛因斯坦提出了偉大的相對論,首次引入了時(shí)空的概念。 牛頓的經(jīng)典力學(xué)有它的局限性,不適合微觀世界,在宏觀領(lǐng)域也不是全方面的,而相對論則更加全面,能夠從更高層次,更全方位的來闡述引力的奧秘。 愛因斯坦的相對論,讓我們認(rèn)識(shí)到了時(shí)空是受引力影響的,引力可以扭曲時(shí)空,發(fā)生一些特別的變化,從理論上來講,宇宙可能是多維的,可能存在平行宇宙,在人類生存的三維空間更高層次,有可能存在四維空間,五維空間等。 當(dāng)然,人類的眼睛只能感受三維以及更低維度的事物,對于三維之上的空間我們感知不到,更多的是一些幻想,愛因斯坦的相對論就是我們用三維的眼光去探索高維空間的一個(gè)途徑,或許在未來會(huì)有一些重大突破。 受相對論的影響,網(wǎng)上曾經(jīng)出現(xiàn)過這樣一個(gè)有趣的話題:一根針,以光速飛行撞擊地球,會(huì)發(fā)生什么?地球會(huì)消失嗎?這個(gè)問題很有趣,若是用經(jīng)典力學(xué)來探討,不會(huì)有結(jié)果,可是將相對論引用其中,卻可以得到一個(gè)有趣的答案。 相信很多朋友都明白,在愛因斯坦的相對論,光速是恒定的,它不受介質(zhì)和環(huán)境的影響,永遠(yuǎn)是不變的。在經(jīng)典力學(xué)中,質(zhì)量是物體慣性大小的量度,只是一個(gè)靜質(zhì)量,是物體本身存在的質(zhì)量。 在相對論中,質(zhì)量可以分為靜質(zhì)量和動(dòng)質(zhì)量,靜質(zhì)量就是物體本身存在的質(zhì)量,而動(dòng)質(zhì)量則是跟運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),速度越快,動(dòng)質(zhì)量越大。 當(dāng)一個(gè)物體的速度不斷加快的時(shí)候,持續(xù)的加速度也會(huì)越來越大,這個(gè)時(shí)候,物體的靜質(zhì)量是不變的,可是動(dòng)質(zhì)量卻在不斷增大,當(dāng)速度不斷接近光速的時(shí)候,動(dòng)質(zhì)量也趨向于無窮大。 若是物體的速度超越了光速,動(dòng)質(zhì)量就會(huì)成為一個(gè)虛數(shù),超出了實(shí)數(shù)范圍,很明顯,物體本身是不可能超越光速的,那么能夠達(dá)到光速嗎? 根據(jù)愛因斯坦的相對論,有質(zhì)量的物體,它的速度只能無限接近光速,而不能達(dá)到。目前在宇宙中,能夠達(dá)到光速的只有光子,因?yàn)楣庾邮菦]有靜質(zhì)量的,是一種非常特別的物質(zhì)。 所以,凡是擁有靜質(zhì)量的物體,是永遠(yuǎn)不可能達(dá)到光速的,不管一個(gè)針的質(zhì)量有多么的小,它的質(zhì)量不可能為零,運(yùn)動(dòng)速度也不可能達(dá)到光速,只能是向光速不斷靠近。 一個(gè)針的速度不可能達(dá)到光速,只能向光速不斷靠近,于是另一個(gè)問題出現(xiàn)了:以無限接近光速的速度撞擊地球,會(huì)發(fā)生什么?雖然不可能出現(xiàn)光速撞擊地球的針,但是有可能會(huì)出現(xiàn)以亞光速撞擊地球的針,在這樣的針面前,地球能夠保住嗎? 越來越快的速度帶來了越來越大的動(dòng)質(zhì)量,而動(dòng)質(zhì)量在物理學(xué)中還有一個(gè)稱呼,那就是總能,通俗一點(diǎn)來說就是能量。世界萬物都存在能量,強(qiáng)大的能量可以摧毀一切事物。 無限接近光速的一根針,它的動(dòng)質(zhì)量是非常大的,由此帶來的能量也會(huì)非常大,那么具體會(huì)有多大的能量?這個(gè)是可以通過公式計(jì)算出來的。 假如一根針有50毫米長,是用鐵做的,那么它的質(zhì)量約為0.3克,通過動(dòng)質(zhì)量公式,接近光速的速度,產(chǎn)生的動(dòng)能約為1.64×10^14 J,這個(gè)能量有多大?我們以核彈來衡量,大約相當(dāng)于兩個(gè)核彈爆炸產(chǎn)生的總能量。 這樣的能量的確非常大,而針的體積又非常小,以亞光速撞擊地球,攜帶著如此大的能量,是否可以穿越地球呢?相信很多朋友都知道,在現(xiàn)實(shí)中,一根針以極快的速度撞擊玻璃的時(shí)候,并不會(huì)將玻璃完全破壞,而是在玻璃上打穿一個(gè)孔穿越過去。 一個(gè)針穿越玻璃的速度自然遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法跟光速相比,而一個(gè)無比接近光速運(yùn)動(dòng)的針,撞擊地球的時(shí)候,是否也會(huì)如大家想象的一樣,直接給地球穿一個(gè)孔? 可能在很多人的想象里,無限接近光速的針,撞擊地球的時(shí)候,完全可以穿過地球,扎出一個(gè)孔,可事實(shí)上,這樣的情景是不會(huì)上演的,針是無法穿透地球的,甚至有可能都無法真正撞擊到地球表面。 隨著物體速度的不斷提升,物質(zhì)中的粒子就會(huì)發(fā)生聚變,產(chǎn)生超高的熱量和能量。一個(gè)接近光速的針撞擊地球的時(shí)候,進(jìn)入大氣層之后,,氦、氧元素將會(huì)發(fā)生聚變,產(chǎn)生的巨大能量足以讓鐵原子直接等離子化,在大氣層中發(fā)生爆炸,產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波,根本無法撞擊到地面。 當(dāng)然,這是鐵針會(huì)發(fā)生的情況,若是針的材質(zhì)不是鐵呢?科技的強(qiáng)大可以研究出非常強(qiáng)大的材料,如果有一種材料可以抵抗住亞光速產(chǎn)生的高溫,讓內(nèi)部的粒子不發(fā)生核聚變,這樣的針就可以直接撞擊到地面上,產(chǎn)生一系列反應(yīng)。 特殊材料的針無視了高溫,不再發(fā)生核聚變,可以直接撞擊到地面上,能夠穿過地球嗎?地球是由各種原子構(gòu)子,而原子的內(nèi)部有原子核和電子,電子在外圍,原子核在最中心之處。 如果針的材料足夠強(qiáng)大,密度足夠大,當(dāng)它撞擊到地球的時(shí)候,就會(huì)突破原子的電子層,直接撞擊到原子核。撞擊原子核后,原子核內(nèi)部的夸克相互作用,產(chǎn)生巨大的能量,而從多的原子核也會(huì)發(fā)生碰撞,產(chǎn)生強(qiáng)大的能量。 強(qiáng)大能量的爆發(fā),會(huì)讓地球內(nèi)部發(fā)生一系列反應(yīng),最終地球會(huì)分崩離析,泯滅在宇宙中。當(dāng)然,要產(chǎn)生這樣的效果,一根針的密度要達(dá)到白矮星那樣的程度才可以。 當(dāng)然,以我們?nèi)祟惸壳暗目萍?,我們無法理解白矮星密度的針是什么樣子,可是隨著科技的不斷發(fā)展,未來的人類是有希望制造出這種可怕的針,那個(gè)時(shí)候,只要我們給針一個(gè)初速度,在宇宙中運(yùn)動(dòng),達(dá)到亞光速是不難的,而這樣的速度沒有哪一個(gè)行星可以阻擋。 我們可以想象到,在星際時(shí)代,強(qiáng)大的武器不再是核武器,而是能量武器或者是類似于白矮星密度的針,一個(gè)小小的針,以亞光速撞擊目標(biāo),可以輕松摧毀。 正是如此,霍金在多次警示人類不要試圖跟外星文明聯(lián)系,如果外星文明掌握了制造白矮星密度針的強(qiáng)大技術(shù),只需要給地球扔一個(gè)針,我們將毫無阻攔能量,最終只能看著地球化為塵埃。 |
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