【腦洞系列】如果雞蛋加速到光速的百分之五十,然後撞擊地球,能將地球毀滅麼?

天空之城 2020/11/06 檢舉 我要評論

如果雞蛋加速到光速的百分之五十,然後撞擊地球,能將地球毀滅麼?

先說答案:不會,但會給地球生態造成一定危害。

質增效應限制物質運動速度不可達到光速。

光速是我們世界的一根不可逾越的杠杠,這個世界上任何有靜質量的物質都無法達到光速,這是愛因斯坦廣義相對論做出的一個假設。這個科學假設經歷了100多年觀測發現和實驗的檢驗,依然牢不可破,只有無數的證據,而沒有一例反證。

但宇宙中物質速度達到一半光速是完全可能的,因此這枚達到光速1半的雞蛋假設是成立的。物質運動遵循質速關係公式,表述為:M=m/√[1-(v/c)^2]。這裡,M為物質的運動質量,單位kg(千克);m為物質的靜質量,單位kg;v為運動速度,單位m(米),c為光速,可取近似值300000000m/s(米/秒)。

根據這個公式,物質運動達到光速所需動能和達到的動質量就無限大,因此是不可行的。但質速關係只是在趨近光速時才會變得越來越明顯,光速一半時表現並不明顯。如果一枚雞蛋重量為60g,也就是0.06kg,根據質速關係式,其動質量只有約0.069kg,質增效應只有約15%。

物質運動達到光速一半時,動能會很大。

雖然光速一半時,物體的動質量變化不是很明顯,但動能是很大的。計算物體動能的公式有兩個,一個是相對論動能公式,表達為:Eκ=m0c^2/√[1-(v/c)^2]-m0c^2;另一個是經典物理學動能公式,表達為:Eκ=1/2m0v^2。這裡面Eκ都是表達動能,單位為J(焦耳);m0為物體靜質量,v為物體速度,c為光速。

根據相對論公式,我們可以計算出這顆60g的雞蛋,以一半光速砸向地球時,撞擊能量約為8.36x10^14J,而根據經典物理學動能公式計算,撞擊的能量約為6.75x10^14J。

這個能量有多大呢?我們換算成炸藥的當量,1噸炸藥的威力相當4184000000J,也就是4.18x10^9J。那麼,根據相對論公式計算出來的雞蛋動能約相當20萬噸TNT炸藥的威力;按照經典物理學動能公式計算出來能量約相當16萬多噸TNT炸藥的威力。

這個能量有多大呢?世界上第一顆投放在廣島的原子彈約1.3萬噸當量,也就是說這枚以光速一半砸中地球的雞蛋,相當於12~15顆廣島原子彈當量,這種破壞力可以毀滅一個大型城市。如今的核彈頭當量一般都在10萬噸~50萬噸之間,因此這枚雞蛋的威力只相當於如今一顆中小型核彈頭,目前全世界大大小小核彈頭總量約有50000枚。

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