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每天光速粒子撞击都没事,为什么一颗光速子弹却会要了地球亲命?

地球这颗蓝色星球以每小时30千米的速度围绕太阳公转的同时,正被太阳带着每秒220千米的速度穿过银河系猎户座悬臂,于此同时,每天地球都被大量的高能粒子轰击,有亚光速的也有极度接近光速的,更有光速粒子,但地球啥事的都没有,每天大伙都挤地铁上下班,熙熙攘攘,忙忙碌碌......似乎从没听说过啥撞击事件!

撞击地球的都是哪些粒子?

当然有些不能被称为粒子,比如穿过大气层留下一道耀眼光芒的流星,还有在白令海峡和车里雅宾斯克上空凌空爆炸的小行星,这些被称为微行星的天体大都无法到达地面,当然通古斯大爆炸除外,历史上所有触地爆炸的小行星除外哈!我们不讨论这些“大粒子”!除了这些“大粒子”外撞击地球的主要有以下三类粒子:

  • 低速的太阳高能粒子:200-800千米/秒

  • 亚光速的中微子流:低于光速0.0006%

  • 光速的粒子流:伽马射线,光速

每天地球都要遭受这些从低速到亚光速再到光速的粒子流轮番轰击,但地球至少有两个保护体系在起作用,保证将这些有害的射线和粒子挡在门外!

  • 第一道防线是地球的磁场

  • 第二道防线是地球的大气层

磁场会将太阳风中带电高能粒子(主要是氢核和少量氦核)偏转,导向原理地球的方向,当然也会有少部分粒子进入人迹罕至的两极,撞击高层大气原子,将它们激发形成美丽的极光!

大气层则会将漏网之鱼,比如带电粒子撞击大气原子使其发光的极光,还能阻挡有害的伽马射线,使其不能到达地面,当然还有X射线以及部分电磁波!

不过大气层也不是啥都挡住,比如我们必须的光辐射大气几乎就是透明的,得以让阳光普照大地,万物生机勃勃,一个文明世界在宇宙中正在极速发展,很显然,这是多方作用的结果。

为什么光速子弹撞击地球就有事?

上文这些高能粒子的数量无法统计,如果要形容只能以天文数字来形容,比如地球上的每一平方厘米每一秒都有1000亿个中微子穿过,但它质量小,引力对它没啥作用,不发生强作用力,仅仅有弱相互作用,而且极小,所以可以穿过人体甚至地球后扬长而去,而你却什么感觉都没有。

但子弹就不一样了,因为子弹是一个具有实体质量的物体,我们可以从上文中那些撞击地球那些物种中可以看出一些端倪:

低速的太阳高能粒子,主要是氢核和氦核,质量为:1.674×10⁻²⁷千克,氦核则是它的2-4倍。

高亚光速的是中微子,它的质量极小,大约为0.12 eV至0.25 eV,相比之下经常被我们忽略计算质量的电子大约是质量最大的τ中微子的3.33万倍!

光速的伽马射线光子,它的静止质量为零!

各种基本粒子的质量

不知各位有没有发现这个规律,速度越高,粒子的质量越小,到了光速这个粒子质量就变成零了,那么问题来了,假如将一颗静止质量为10g的子弹加速到光速撞击地球,后果会如何?

  • 关于光速子弹

很多朋友认为狭义相对论告诉我们存在静止质量的的物体不能加速到光速,因为会存在一个质增效应,这完全正确,但关于这个质增效应可以从洛仑兹变换中推导出来,而这个洛仑兹变换最早却是在1895年洛仑兹为解释1886年迈克尔逊-莫雷的以太漂移实验结果为零而作出的,后来在1899年和1904年完善了它,而这基本就是1905年爱因斯坦的狭义相对论中的洛仑兹变换!

所以有朋友质疑爱因斯坦的狭义相对论是狗屁的时候,大多数意见可能并不是爱因斯坦该倾听的,因为他确实在狭义相对论中纳入了洛仑兹和庞加莱的成就,是不是也得找洛仑兹老爷子和庞加莱大神聊聊?一炷香同时请三个大神,是不是也很划算哈!

所以各位如果相信墨守成规的洛仑兹老爷子的话,那也也应该相信质增效应,根据测算,子弹在低速下质量增加并不明显,但随着速度极度接近光速而指数级增加的,可以用一条曲线来展现它增加幅度!

越接近光速,质量越趋向无穷大,能量也会趋向无穷大

当然并不是说牛顿经典力学是错误的,它只是低速下的近似值,而我们日常中大多数条件都是低速,所以并不觉得牛顿是错的,但在原子尺度下,超过30%光速以上,它的错误会越来越大,最后甚至南辕北辙并非不可能。

所以,一颗无穷质量的物体向地球飞来,这可是不好的消息,比较幸运的是所有人不会经历痛苦过程,因为瞬间的事情,假如中子星靠近地球,那么我们还得打造一艘飞船逃离,而绝大部分都无法上船,所以必须得抽奖,不过种花家运气一直不太好,除非全世界人员都可以上船,但如果差一个不能上船的话那个人就是我!

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