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如果一根速度达到光速的针向地球撞去,会发生什么?

  脑洞是用来形容想象力的一个网络词汇,善于想象是人类 发散思维、文明进步 的方式之一,如果没有脑洞,很多新科技就不会出现,几乎每一次创造性的发明都是始于脑洞。
  没有牛顿的脑洞,大家就不会知道 万有引力 ,只会以为苹果就是注定要掉在地上的;没有瓦特的脑洞,大家就不知道煮开水可以让 热能转化为动能 ,也许现在大家也只能使用牛马帮忙拉货;没有爱因斯坦的脑洞,大家就无法知道 速度与质量之间的关系 ,不会知道 物质的最快速度只能接近光速 ,也不会知道在 光速之下一切物理条件都会改变 。
  真空中的光速是一个重要的物理常量
  所以脑洞是世界给人类的一种天赋,在足够的知识量支撑下,再配合一个绝妙的脑洞,就有可能让人类的科技再往前进一步。
  现在刚好有一个脑洞问题—— 如果一根针以光速撞击地球,会发生什么? 如何将一根针加速到光速?
  首先我们要根据我们已有的知识思考,这个世界上是否有可能存在一根针相对地球以光速靠近?
  虽然宇宙中超光速的现象时有发生,但是答案依旧很简单,根据爱因斯坦的 相对论 , 任何拥有静质量的物质都不可能加速到光速 。
  爱因斯坦
  所谓静质量,就是任何物体取一个参考系,然后物体相对参考系静止,接着在参考系上个如果能 称量出重量 ,这说明这个物体拥有静质量。
  任何我们能看到能摸到的物体都属于拥有静质量的物体,这其中当然也包括一根针。
  得出这个结论后,我们就要开始加速这根针了。任何人都会扔过东西,我们知道,扔的时候, 力气越大,距离就越远,速度就越快 。
  但是也就是我们一定要找到一个十分厉害的银针加速器,用超大的能量为银针加速,十分巧合的是,类似的 加速装置 ,人类已经造出来了,随时可以做到将物质加速到接近光速,只要使用 强子对撞机 即可。
  强子对撞机
  但人类的最高科技只能将微小的粒子加速到接近光速,目前人类最高能投入13万亿电子伏特的能量加速粒子,当然依旧只能 让粒子的速度再次向光速靠拢 。如果以这个能量加速一根银针,很可能无法让银针移动。
  因为 1万亿电子伏特的能量也不过相当于一只蚊子飞行的动能 ,将这能量乘以13倍,其实也没什么大不了的,当然粒子加速器的能量是完全作用于基础粒子的,想要有效将能量转化为粒子的动能并不是一件简单的事情。
  换而言之,人类目前加速一个基础粒子都已经 难于登天 了,根本 没有能力将一根针加速到光速 ,因此我们只能放弃在现实中找到将一根针加速到光速的可能,而是通过想象,来为这根针加速。
  "针撞地球
  光速移动的针撞击地球会发生什么?
  理论上来说,物质的速度越快,那么它的质量就越大,当一根针的加速到无限接近光速时,那么它就会 拥有接近无限的质量 ,巨大的质量会带来 难以想象的动能 ,因此如果这样一根针撞向地球,绝对不会是一件好事。
  这根针在接触到地球大气层的一瞬间,超高的质量和动能将会 撞击大气粒子 ,就像一个手持长枪的骑兵,带着全身的重甲和马匹的重量,以超高的速度撞击到敌阵中,全部的重量和速度都会被长枪转化为 破坏力 ,敌人将被长枪贯穿,敌阵将被骑兵冲散。
  撞击大气粒子
  这根接近光速的银针同样如此,在撞击到大气分子的一瞬间,这根针的动能就传导给大气粒子,强大的能量让空气产生了 超强的温度与压力 ,于是这根银针,把空气冲撞得产生 核聚变 了。
  核聚变是什么,大家可能不太清楚,目前人类唯一成功利用核聚变的武器,就是 氢弹 ,这是一种 威力远超原子弹 的核武器。
  而氢弹造成的核聚变,主要原料是使用氢原子的同位 素氚 和 氘 ,通过核裂变的方式制造出一个相对高温高压的环境,引发氚和氘这两种 最轻的原子 发生聚变,变成比氢更重一些的氦元素,新产生的氦原子质量轻于两个氢原子同位素之和,丢失的质量将会 转化为大量的能量 。于是核聚变就是产生 威力惊人的爆炸 。
  核聚变过程
  而接近光速运行的针,并不像核裂变那样的小儿科,它的能量甚至能让更重的氧、碳、氮等元素发生核聚变。于是整个大气层首先就被这根针引爆,变成一个超级氢弹,这时 地球上的生命将会在一瞬间被蒸发掉 。
  但是事情还没完,仅仅是将大气层变成氢弹,根本不足以将这根针上的动能消耗完,它会继续前进,在将撞击到的任何比铁轻的元素都触发核聚变,而且这动能还会 随着元素的核聚变向其他元素传导 。
  简单来说, 整个地球都炸了,变成一个超大的氢弹 ,地球上物质的能量大部分都被释放出来,在远处看就像是变成一个 小型太阳 一样。
  太阳燃烧
  这场爆炸将会 持续很久 ,直到 地球上的物质全部都变成铁元素以上的重元素 ,地球这个被一根针点燃的超级大氢弹 才有可能冷却下来 。
  根据万有引力定律, 质量越大的物体引力就越强 ,于是整个地球、太阳系、银河系、室女超星系甚至整个宇宙都会被这超大且快速移动的引力撕裂, 一切都不复存在 。
  以上发生的这一切,都是建立在组成这根针的物质不会被毁坏属于无敌刚体这样的前提之下的。实际上如果这根针会被毁坏,那么它将会在撞击到 大气层 ,把地球大气引发核聚变后,就 被核聚变的超级高温融化了 ,它的超强动能也会在地球引发一场超级爆炸。
  此种程度的高温能燃烧一切物质
  宇宙中是否有可能存在这样的物体?
  仅仅是一根针,只要被加速到接近光速,那么它就能毁灭地球,甚至将宇宙都会在这冲击之下不复存在。
  大家肯定会很好奇,在我们能观测到的930亿光年内的宇宙中, 是否存在这样的被加速到接近光速的物质正在到处乱窜?
  答案当然是 有 的。首先宇宙中存在许多 以光速运行的粒子 ,比如最常见的光子、电子等,但是所有达到光速的粒子都有一个特点,那就是它们 没有质量 。
  宇宙中的粒子
  也存在很多以接近光速运行的 亚原子粒子 ,但是这些粒子因为 本身的质量太低 ,因此破坏力并不会很强,即便撞到大气层中,也最多使得一些微小粒子发生偏离,比如我们在北极经常能看到的美丽 极光 ,就是 亚原子粒子撞击大气层 引发的景观。
  除此以外,拥有更大质量的物体几乎都没有达到接近光速这个程度的。 银河系的逃逸速度达到550公里每秒 ,因此 所有超过这个速度的物体几乎都会逃离银河系的束缚 。
  最后,宇宙上其实存在一种很明显的物质超光速现象,那就是——宇宙大爆炸。我们知道宇宙的诞生时间只有 139亿年 ,所有的物质都是在139亿年前 从宇宙的原点爆发出来 的。
  宇宙大爆炸
  如果物质的速度无法超过光速,那么即便宇宙大爆炸的时候物质以光速爆发,那么宇宙的范围半径最多也就只能达到139亿光年呀。
  但宇宙的范围半径明显超过139亿光年,我们人类观测到宇宙半径已经达到465亿光年,这意味着 宇宙的膨胀速度超过了光速 ,遥远的天体和星系正在以超光速远离着我们。
  宇宙膨胀
  可惜的是,这种超光速现象跟我们想象中接近光速的那根针并不一样,它们实际上并没有超越或者接近光速。宇宙中每个星系中的光速很可能会因为物质的多寡而表现得不一样。
  也就是说,宇宙中的时空是扭曲的,在银河系中光速可以达到每秒奔驰将近三十万公里,在 别的星系中光速却有可能更快 。
  而宇宙在最开始的大爆炸推动下,依旧在加速扩散,扩散过程中,没有物质的地方将会以更快的速度扩张,无数这样的地方 叠加 起来,就会出现在我们这里 看起来像是超越光速 ,实际上并没有的情况。
  宇宙中的粒子"飞驰"
  简单来说,这个世界并不会有物质会被加速到光速然后冲向其他天体,因为即便是将一根针加速到无限接近光速,需要的能量就已经是无限大,即便将整个宇宙都转化为能量,也无法做到。 为什么光不会对我们造成伤害?
  其实我们无时无刻都在承受着达到光速的粒子撞击,那就是 光子 ,但光子由于 本身没有质量 ,因此只能将它自带的一丁点能量传递到我们皮肤表面,于是 太阳的热量 就通过 辐射 的方式传导在我们身上了。
  光子
  光子本身没有质量,但是却拥有 动能 ,于是它能够以空间中 最快速度 进行运动,而不会出现质量变大的问题,既然质量为零,那么在撞击到物体的时候,就 不会产生任何动能传递 ,所以即便光子是以光速运动,也不会像那根光速移动的针一样,产生毁天灭地的能量。 结语
  在著名科幻小说 《三体》 中,就曾描绘过宇宙间各种强大的攻击武器,其中著名的 水滴 就是一个可以加速到光速的物体,任何人类已知的知识和技术都无法抵挡这个武器。最终人类从高维空间进入到水滴内部,轻而易举地就将其摧毁。
  这虽然只是一部由想象力创作的故事,但从这其中我们能知道, 只要基础知识和想象力足够,我们就能进入知识的下一个阶段 。即便是现在看似不可能的超光速,在未来也有可能会变得轻而易举。
  "针撞地球"最好只存在于幻想中

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