如果一根针以光速击中地球，会造成什么结果？

发布者：丹江水暖 2023-4-7 16:25

第五次生物大灭绝

我们所在的太阳系中目前已知的行星一共有8颗。离太阳最近的是水星，然后依次是金星、地球、火星，这4颗行星属于岩石行星；再往外则是气态行星，分别是木星，土星，天王星，海王星。

其中木星是这8颗行星中最大的，在木星和火星之间还有小行星带，其中遍布着许多小行星。由于木星的存在，它依靠着自己的引力牵引着这些小行星，以至于这些小行星不会轻易地冲进太阳系内圈来。

但是木星也偶尔会失手，这时候小行星就有可能撞击内圈的岩石行星。在距今6500万年前，木星就失手了，一颗直径为10公里的小行星进入到太阳系的内圈，并且一头撞上了地球，引发了第五次物种大灭绝。大部分的恐龙在随后的100~200万年内逐渐消失，只有少数演化成了如今的鸟类。

一颗直径10公里的小行星就足以撼动统治地球上亿的恐龙，我们知道根据爱因斯坦相对论中推论，光速是物质、信息、能量的极限速度，如果一根针以无限接近于光速的速度冲击地球，那地球上会被摧毁吗？

地球会被“光速针”摧毁吗？

在著名的科幻小说《三体》中，三体星人就曾经利用“水滴”，纯粹利用“野蛮冲撞”的形式就摧毁了大量的星际战舰，而水滴实际上能够做到这一点的主要原因是：密度足够大。针重量很轻，甚至不到1克，密度也不大，因此，针如果以很低的速度撞击地球，根本不会对地球有什么影响。

但是，还是在这本科幻小说中，三体星人的家园三体星系后来这是被歌者文明所毁灭，歌者文明用到的是：光粒。也就是说接近于光速的粒子，就摧毁了一整个星系。

虽然《三体》是科幻小说，但这里其实是有依据的。

我们日常生活的世界属于宏观低速的世界，在这个尺度下，我们运用牛顿力学就可以很好地描述这个世界。不过，到了20世纪初，物理学上空出现了两朵乌云，这两朵乌云让我们知道，在速度快，引力大的大尺度下，牛顿力学的误差会大到离谱；同样的，在微观的亚原子级尺度，牛顿力学也会出现很大的误差。

于是，这两朵乌云就催生了现代物理学的两大支柱，分别是相对论和量子力学。量子力学可以解释微观世界的物理学规律，而相对论则可以解释速度快，引力大的大尺度问题。

那么什么算是速度够快呢？答案是：处于亚光速或者接近于光速，并且越接近于光速，相对论的效应越是明显。根据狭义相对论，我们可以计算出一根针接近光速时所对应的动能量。

根据公式，我们就会发现，当速度越接近于光速，分母就越接近于零，那么这根针的动能就越大，当达到光速时，动能就会处于无限大。也就是说，如果一颗针真的能够达到光速，那么它撞击地球后，因为能量太大，肯定会把地球给摧毁。

根据相对论，我们知道，只有静止质量为0，才有可能达到光速，比如：光子就是静止质量为0。由于针是具有静止质量的，因为它无法达到光速，但它可以无限接近于光速，这也就意味着它的动能可以趋近于无限大。地球的引力结合能是：E=2.25*10^(32)（J），这里的引力结合能指的是把地球掰开，并且确保地球不会再依靠引力聚合起来所需要的能量。

如果我们带入到上面的方程进行计算，设定一颗针的重量为0.3克，我们就得到：当针可以达到光速的99.99999………………（大概是32个9）%。

也就是说，当这根针达到99.9999………………（大概是32个9）%时，它迎头撞上地球，地球就会被这根针所摧毁。这根针就如同上文提到的《三体》中歌者文明手中的“光粒”一样。