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一根绣花针以光速击中地球,会怎样?

地球诞生至今已有45亿年,在这漫长的历史中,来自外太空的小天体不断撞击着地球,有些甚至导致了生物大灭绝。最近一次比较严重的撞击事件发生于6,500万年前,当时一颗直径10公里的小行星撞向了地球,撞击点位于墨西哥尤卡坦半岛,此次事件导致纵横上亿年的恐龙从地球上消失。

一颗小行星的撞击也只是导致了生物大灭绝,地球却安然无恙,那么一根绣花针击中地球会怎样呢?

每天都有大大小小的陨石撞向地球,它们大多数都在闯入大气层的过程中烧毁了,按常理来说,绣花针的命运恐怕也是如此。

不过讨论并没有就此结束。众所周知,如果一辆车的运动速度越快,撞击所产生的破坏效果也就越强。一根绣花针只有几克重,如果它以光速击中地球,又会怎样呢?

究竟会产生多大的破坏?这得从能量角度说起。如果我们从经典力学角度来分析,由于绣花针的质量很小,所以就算它以光速运动,它的动能也并不大。若一根绣花针的质量就按1克算,根据动能公式E=1/2 mv^2,其动能大约为4.5×10^13焦。而1千克TNT爆炸后大约能够释放4.19×10^6焦的能量,那一根以光束运动的针的经典动能大约相当于10.7万吨TNT炸药爆炸后所释放的能量。这点能量对于地球来说九牛一毛,但由于绣花针非常的细小,它的穿透力将变得非常的强。

不过这只是经典力学角度的分析,如果物体以接近光速的速度运动,那么就必须用到相对论力学。

只有当运动速度远低于光速时,经典力学中的动能公式才适用。将相对论动能公式泰勒展开,就可以推导出经典动能公式。平时之所以不采用相对论动能公式,是因为它的计算过程比较繁琐,而经典公式的计算精度在低速情况下已经够用了。

如果绣花针真的以光速运动,那么它的动能将会变得无穷大,质量也会变得无穷大,别说地球,这足以毁灭宇宙,到那时一切都会回归奇点。

不过,这显然不可能发生,因为宇宙中并没有这么多能量能够将绣花针加速到光速。即使质量再小也不可能,除非静止质量为0。

而学过相对论的都知道,真空中的光速是宇宙中最快的速度,它是物质运动速度的极限,一切有质量的物体的运动速度都只能无限接近光速,所以一根小小的绣花针是不可能以光速运动的。就算是比质子质量还小的电子,也不可能被加速到光速。

虽然物质的运动速度不能达到或者超越光速,但是可以以亚光速状态运动。那么绣花针究竟要达到多快的速度,才足以毁灭地球呢?

地球是一颗岩石行星,这些物质依靠引力结合在一起,要想毁灭地球,就意味着必须使这些物质分开,那绣花针所具有的能量必须要大于地球的引力结合能。根据科学家的估算,毁灭地球所需要的能量至少为2.24×10^32焦。

一根绣花针的质量为0.001千克,根据相对论动能公式可知,这根针的速度得要非常非常接近光速才能毁灭地球,这个速度大约是光速的99.999999……%,小数点后面大约要跟上30个9。

地球的直径大约1.2万公里,如果绣花针的速度足够快,在绣花针被烧毁之前,一瞬间就能将地球击穿,不过这种状态下产生的破坏并不大。如果真达到上述所说的那种速度,到时候就不是瞬间贯穿地球那么简单了,因为那时这根针的质量也会变得很大,引力自然也很大。

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