超过光速会发生什么 如果突破了光速

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导读 大家好,小华来为大家解答以上问题。超过光速会发生什么,如果突破了光速很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧! 有人问:一根针

大家好,小华来为大家解答以上问题。超过光速会发生什么,如果突破了光速很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

有人问:一根针光速撞击地球会怎样?网络上常常充斥着此类问题。

如果我告诉你,一根针如果达到光速,穿越地球就会像绣花针穿越绣布一样的来去自如,可以把地球弄个千疮百孔,你会相信吗?这或许也是许多人想象的答案,可惜这只能是戏言,不能当真,因为这种事情永远也不会发生。

达到光速不行,接近光速理论上是可行的。那么我们今天就来精确描述一下当一根针接近光速时会有多大力量,各位如有兴趣,就请耐心看完。

一根针接近光速的力量有多大,能穿透地球吗,达到光速会怎样?

速度的天花板。

光速是我们认知世界的最高速度,只有光子这种没有静质量的物体才可以达到,凡有静质量的物体都无法达到。这个宇宙规律是爱因斯坦在100年前就发现的。一开始许多科学家也有质疑,但经过了100多年的观测、实验和试验,没有人打破这个魔咒。

以后会不会打破,不知道,但至少这个速度天花板现在已经得到科学界公认了。光速极限和光速不变的理论成为现代所有科学理论的基础,光速是许多物理定理和公式里的一个常数,如果光速理论发生改变,整个物理理论包括量子力学都要推倒重来,而且基于现代科学建立起的整个人类文明大厦也都会倾倒。

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光速常数为:c=299792458m/s(米/秒)

这根针不能达到光速的理论很简单,就叫质增效应。这是相对论力学中的一个概念,又叫质速关系,这个理论认为,物体的惯性质量分为静质量和相对论质量(也可称为动质量),物体在运动时会有质增效应,这是相对论效应之一。

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质速关系

在质速关系理论中,光子没有静质量,却有动质量,因此,才会产生光压。自然界,除了光子没有静质量,以光速运行的物质,还有传播引力波的媒介引力子。引力子没有静质量,所以引力波也是光速。但引力子还是一种猜想,没有得到证实。

除此之外,还没有发现任何物质没有静质量,曾有人认为中微子没有静质量,运动速度也是光速,后来的研究认为中微子静质量大于零,速度只是接近光速。

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那么根据质速关系,有静质量的物体达到光速会怎样呢?结论是会导致质能无限大。什么是无限大呢?就是说宇宙也是有限的,任何物质达到光速,包括一个质子动质量都会变得无限大,大于宇宙总质能。因此有静质量物体达到光速本身就是一个悖论,也就是说如果真有这样的事情发生,宇宙就会毁灭。

相对论认为,物质运动质量遵循质速关系,其计算公式为:M=m/√[1-(v/c)^2]。这里的M表示物质的运动质量,m为物质的静质量,v为物体运动速度,c为光速。

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质增效应

根据相对论质增效应,任何有静质量的物体都无法达到光速,只能无限接近光速。科学家们在大型加速器里用巨大能量加速质子束,当质子束功率达到70000亿电子伏特时,速度达到光速的99.9999991%,这是目前人工创造出有静质量物体速度世界纪录。

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质子有多少质量?只有1.6749286*10^-27kg,也就是约1675亿亿亿分之一公斤,一根针尖上可以排列30万亿亿个质子。当质子达到这么快速度和这么大能量时,其力量相当一只蚊子煽动翅膀。想想30万亿亿只蚊子煽动翅膀是什么力量?而且这还只是光速的99.9999991%。

根据质速关系公式计算出的质增效应大致为,当物体运动速度达到光速的0.9999倍时,物体动质量可达静质量的70倍,当达到0.99999999倍时,也就是约前面说的大型强子对撞机中质子速度,动质量就是静质量的7071倍。以后每在后面再拖上两个9,动质量就增加一个数量级,也就是10倍。

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当一根针接近光速,其动质量有多大呢?

我们可以根据质速关系公式来计算一下。一根普通缝衣针约0.15g,代入公式当达到0.99999999倍光速时,动质量增加7071倍,这样这根针的动质量已经超过1kg。这个质量看起来还很小,因此在这种速度撞击下,地球似乎什么也不会发生,顶多在某个地方打出一个小洞。

但撞击能量不是这么计算的,应该适用撞击能量公式,表达为:E=1/2mv^2。这里E表示撞击能量,m表示撞击物体质量,v表述速度。

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根据这个公式,我们可以计算出这根针撞击地球表面的能量约达到13.5万亿焦耳,约相当3222吨炸药的爆炸威力。也就是说这根针以接近光速打击地球时,地球将承受一次巨大冲击,如果打击在人口稠密地区,可以毁掉一座小城镇。

这种假想必须排除掉这根针穿越大气时的阻力,否则在大气中就引爆了,爆炸威力也很可观。

有人可能认为,也不过如此。但实际上,这根针只是接近光速,远远没有达到光速。随着速度不断接近光速,其动质能呈指数级增加。根据小数点后每加两个9,动质量就增加10倍,加100个9会怎样?

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也就是在原来质量基础上增加了50个数量级,这样这根已经达到1kg动量的针,其动量就会达到1*10^49kg了,就达到了亿亿亿亿亿吨级了。地球质量才有60万亿亿吨,整个太阳系质量才约2000亿亿亿吨,这根针的动量已经是太阳系的5000亿亿倍了。

这时候,这根针不但要摧毁地球和太阳系了,就连银河系、本星系群、本超星系团也无法幸免。因为银河系总质量也只有2000亿倍太阳,本星系群总质量也只有约 65万亿太阳质量,本超星系团总质量也只有1亿亿个太阳质量。

这样,现在发现的宇宙顶级杀手~伽马射线暴,在这根针面前就完全不值一提了。

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这根针速度无限接近光速,动量就趋于无限大。

即便摧毁了本超星系群,这根针的速度依然没有达到光速,还可以无限提升阿其速度,后面还可以一直无限加上9,即便加上1000个9,也还是无限接近光速,并没有达到光速,这就是无限接近光速的意义。

随着无限接近光速,这根针的动质量就会趋于无限大,然后就会超过宇宙的总质量,也就超过了宇宙大爆炸的奇点力量。

而且要催动这根针达到越来越快的速度,所耗费的能量也将也来越大,趋于无限接近光速,所耗费的能量也将趋于无限大,最终所需能量将超过宇宙能量总和,因此这只能是个悖论。

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这就是一根针以光速撞击地球的事情不可能发生的原因。可能有人会说,这都是瞎说,是老爱自说自话,科学界胡乱跟风而已。但有这种想法的人只要稍微谦虚一点,稍微学习了解一下,就知道这个理论早就不是只停留在理论上了,而是早就在无数实验和观测中被证实了。

宇宙高能射线的速度速度越快,能量越高动量越大,其质增效应严谨符合相对论质速关系公式;在大型强子对撞机中,也严格检验了质增效应;在所有的航空航天活动中,都必须遵循相对论质速关系原则,才能取得成功。

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现在大家知道了吧,什么一粒沙子、一个鸡蛋、一根针以光速打击地球会怎样的想法,都是荒谬的,不符合相对论原理的,也是不会在我们世界出现的。而且从上面计算中大家已经看到了,一根针无须达到光速,只要在非常接近光速的情况下,就可以毁灭地球和太阳系。

刘慈欣的科幻小说《三体》中描绘宇宙高级文明,用光粒子武器摧毁了三体文明,大致就是依据的这个理论吧。好了,就说这些,如喜欢我的文章,就请给个和点赞吧。谢谢阅读,欢迎讨论。

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