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每天光速粒子撞擊都沒事,為什么一顆光速子彈卻會要了地球親命?

地球這顆藍色星球以每小時30千米的速度圍繞太陽公轉的同時,正被太陽帶著每秒220千米的速度穿過銀河系獵戶座懸臂,于此同時,每天地球都被大量的高能粒子轟擊,有亞光速的也有極度接近光速的,更有光速粒子,但地球啥事的都沒有,每天大伙都擠地鐵上下班,熙熙攘攘,忙忙碌碌......似乎從沒聽說過啥撞擊事件!

撞擊地球的都是哪些粒子?

當然有些不能被稱為粒子,比如穿過大氣層留下一道耀眼光芒的流星,還有在白令海峽和車里雅賓斯克上空凌空爆炸的小行星,這些被稱為微行星的天體大都無法到達地面,當然通古斯大爆炸除外,歷史上所有觸地爆炸的小行星除外哈!我們不討論這些“大粒子”!除了這些“大粒子”外撞擊地球的主要有以下三類粒子:

  • 低速的太陽高能粒子:200-800千米/秒

  • 亞光速的中微子流:低于光速0.0006%

  • 光速的粒子流:伽馬射線,光速

每天地球都要遭受這些從低速到亞光速再到光速的粒子流輪番轟擊,但地球至少有兩個保護體系在起作用,保證將這些有害的射線和粒子擋在門外!

  • 第一道防線是地球的磁場

  • 第二道防線是地球的大氣層

磁場會將太陽風中帶電高能粒子(主要是氫核和少量氦核)偏轉,導向原理地球的方向,當然也會有少部分粒子進入人跡罕至的兩極,撞擊高層大氣原子,將它們激發形成美麗的極光!

大氣層則會將漏網之魚,比如帶電粒子撞擊大氣原子使其發光的極光,還能阻擋有害的伽馬射線,使其不能到達地面,當然還有X射線以及部分電磁波!

不過大氣層也不是啥都擋住,比如我們必須的光輻射大氣幾乎就是透明的,得以讓陽光普照大地,萬物生機勃勃,一個文明世界在宇宙中正在極速發展,很顯然,這是多方作用的結果。

為什么光速子彈撞擊地球就有事?

上文這些高能粒子的數量無法統計,如果要形容只能以天文數字來形容,比如地球上的每一平方厘米每一秒都有1000億個中微子穿過,但它質量小,引力對它沒啥作用,不發生強作用力,僅僅有弱相互作用,而且極小,所以可以穿過人體甚至地球后揚長而去,而你卻什么感覺都沒有。

但子彈就不一樣了,因為子彈是一個具有實體質量的物體,我們可以從上文中那些撞擊地球那些物種中可以看出一些端倪:

低速的太陽高能粒子,主要是氫核和氦核,質量為:1.674×10?2?千克,氦核則是它的2-4倍。

高亞光速的是中微子,它的質量極小,大約為0.12 eV至0.25 eV,相比之下經常被我們忽略計算質量的電子大約是質量最大的τ中微子的3.33萬倍!

光速的伽馬射線光子,它的靜止質量為零!

各種基本粒子的質量

不知各位有沒有發現這個規律,速度越高,粒子的質量越小,到了光速這個粒子質量就變成零了,那么問題來了,假如將一顆靜止質量為10g的子彈加速到光速撞擊地球,后果會如何?

  • 關于光速子彈

很多朋友認為狹義相對論告訴我們存在靜止質量的的物體不能加速到光速,因為會存在一個質增效應,這完全正確,但關于這個質增效應可以從洛侖茲變換中推導出來,而這個洛侖茲變換最早卻是在1895年洛侖茲為解釋1886年邁克爾遜-莫雷的以太漂移實驗結果為零而作出的,后來在1899年和1904年完善了它,而這基本就是1905年愛因斯坦的狹義相對論中的洛侖茲變換!

所以有朋友質疑愛因斯坦的狹義相對論是狗屁的時候,大多數意見可能并不是愛因斯坦該傾聽的,因為他確實在狹義相對論中納入了洛侖茲和龐加萊的成就,是不是也得找洛侖茲老爺子和龐加萊大神聊聊?一炷香同時請三個大神,是不是也很劃算哈!

所以各位如果相信墨守成規的洛侖茲老爺子的話,那也也應該相信質增效應,根據測算,子彈在低速下質量增加并不明顯,但隨著速度極度接近光速而指數級增加的,可以用一條曲線來展現它增加幅度!

越接近光速,質量越趨向無窮大,能量也會趨向無窮大

當然并不是說牛頓經典力學是錯誤的,它只是低速下的近似值,而我們日常中大多數條件都是低速,所以并不覺得牛頓是錯的,但在原子尺度下,超過30%光速以上,它的錯誤會越來越大,最后甚至南轅北轍并非不可能。

所以,一顆無窮質量的物體向地球飛來,這可是不好的消息,比較幸運的是所有人不會經歷痛苦過程,因為瞬間的事情,假如中子星靠近地球,那么我們還得打造一艘飛船逃離,而絕大部分都無法上船,所以必須得抽獎,不過種花家運氣一直不太好,除非全世界人員都可以上船,但如果差一個不能上船的話那個人就是我!

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