一个10kg重的铁球,用光速撞击地球,能把地球撞穿吗?_10kg 1kg铁球下落

由网友 三乐大掌柜 提供的答案：

我们来看看这个问题中涉及到的物理学知识。光速是指电磁波在真空中传播的速度,也是宇宙中最快的速度,其数值为299,792,458米/秒。那么,如果一个10kg重的铁球以光速撞击地球,会发生什么呢？

根据相对论的原理,当物体接近光速时,其质量会变得更大。这意味着,一个10kg重的铁球在接近光速时,它的质量会变得非常大,甚至可能达到非常惊人的数值。因此,我们可以断言,一个10kg重的铁球,即使以光速撞击地球,也不可能把整个地球撞穿。

但是,这并不意味着一个10kg重的铁球以光速撞击地球没有任何影响。实际上,这样的撞击将会产生非常高的能量,足以造成严重的破坏。以10kg重的铁球的质量和光速的速度为例,其动能会达到1.5×10^18焦耳,相当于1.5亿吨的TNT炸药爆炸所释放的能量。在这样的撞击下,地球表面会出现非常大的坑洞和断裂,甚至可能引发地震和火山喷发等自然灾害。

不过,这个问题还有一个更有趣的方面。我们刚才说到,一个10kg重的铁球在接近光速时,其质量会变得非常大。事实上,如果我们能够真正找到一种能够以光速运动的物质,那么其质量将会无限大。这个想法看起来很疯狂,但却是相对论的一个重要结论。在这个意义下,我们可以说,相对论是一种非常奇妙的理论,它能够帮助我们更好地理解宇宙中的各种物理现象。

除了这些,还有很多其他有趣的物理学知识和思考方式,可以帮助我们更好地理解这个问题。比如说,我们可以思考一个更加具体的情境,例如一个卫星以光速撞击地球的情况,或者考虑不同质量和速度的物体对地球造成的影响。这些思考和分析方式,不仅可以让我们更好地理解这个问题,还可以带给我们更多的启示和思考。

由网友 火星一号 提供的答案：

如果10 kg重的铁球以光速撞击地球,地球不仅仅只是被撞穿的问题,而是被完全撞毁。这是因为以光速运动的铁球具有无穷大的动能,一个小小的地球怎能抵挡得住。事实上,任何具有静止质量的物体以光速撞向地球,都会导致地球毁灭。根据狭义相对论,物体的质量会随着运动速度的增加而增加,它们之间的关系如下：

其中M是运动质量,m是静止质量,v是速度,c是光速。

这个公式告诉我们,物体的运动速度无限趋于光速时,它的质量将会变为无穷大。再根据狭义相对论的动能公式：

E=Mc^2-mc^2

从上式中可以看到,无限接近光速运动的物体具有无限大的动能。因此,以光速运动的铁球具有毁灭性的能量,摧毁地球轻而易举。

不过,在现实中,铁球是不可能被加速到光速的。这是因为以光速运动的铁球具有无限大的动能,也就是说需要无限多的能量才能使铁球的速度达到光速,这当然是不可能的。

虽然铁球无法达到光速,但只要速度足够快,其能量足够高,那么,铁球就足以摧毁地球。组成地球的物质通过引力作用结合在一起,这种能量被称为地球的重力结合能。如果能够克服地球的重力结合能,则地球就能被摧毁。假如地球是一个密度均匀的球体,它的重力结合能U由如下公式给出：

U=3GM^2/(5r)

其中G是万有引力常数,M是地球的质量,r是地球半径。

代入数值,可以算出地球的重力结合能为2.242×10^32 J。那么,如果这些能量被用于加速10 kg重的铁球,则铁球获得的速度可通过下式计算出来：

E=Mc^2-mc^2=[1/√(1-v^2/c^2)-1]mc^2=2.242×10^32 J

解得v=0.999999999999999999999999999992c。因此,想要摧毁地球,真不是一件容易的事情。

由网友 宇宙探索 提供的答案：

又是一个用"达到光速"或"超越光速"来设想的问题！

首先,有静质量的物体是不可能达到光速的,这点我们都清楚。其次,就算是假设达到光速,也不会撞穿地球！

为何这样说！

很简单,理论上计算,铁球达到光速需要无穷多的能量,如此多的能量从哪里来？恐怕整个宇宙的能量用上都不够！

还有,即使不考虑能量问题假设铁球达到光速,也不能撞穿地球,因为达到光速的只能是没有静质量的光子,所以,如果铁球达到光速它本身也会变成光子之类的微粒,对地球几乎不会有任何影响。我们每天都在享受着光子的冲击,但几乎不会有任何影响！

或许有人会说,假设铁球达到光速,又不会变成光子,还是铁球,这样的话,不要说地球了,整个宇宙都承受不起！

所以,放弃任何在绝对速度上达到过超越光速的想法吧,起码在现有的物理定律体系下没有任何可能,也没有意义。除非你能打破现有物理理论,发现并建立一套完整的完全不同的大自然法则,不然不要在超越光速的道路上越走越远！

由网友 时空通讯 提供的答案：

问题：一个10kg重的铁球,用光速撞击地球,能把地球撞穿吗？

这种类似问题已经说过多次了,但说完后每一次都有不同稀奇古怪的问法出来。如原来讨论过1根针达到光速会怎样,一个鸡蛋达到光速会怎样等等。其实答案都是一样的,这就是：

任何有静止质量物质都无法达到光速,一个电子也不行。

这是爱因斯坦在狭义相对论里面论证得出的结论,这个论断问世后,经历百年多的探索发现和实验检验,颠扑不破,只有顺证,没有反证。这个结论成为一道越来越牢固的杠杠,贯穿在现代物理学之中,抽掉了这个杠杠,整个现代物理学,包括量子力学都要瓦解。

因此可以说,现代物理学是建立在光速不变、光速恒定、光速极限基础上的,光速已经成为物理学中的一个最重要常量,这个常量就是真空光速为299792458m/s（米/秒）。任何有质量物体都无法达到这个速度,更无法超越这个速度。

人们常说的量子纠缠、宇宙膨胀、虫洞穿越、时空折叠或曲速引擎等现象,会超越光速,甚至具有超距作用,但这些现象并非有质量的物质移动,不携带能量和信息,因此不属于光速限制范畴。

物质运动受相对论质增效应限制。

光速的传播媒介是光子,光子严格定义为没有静止质量,也就是静止质量为零,由此,光子运动速度不需要能量支撑,因此光子一出生就以光速传播。而任何有静质量的物体,提升其运动速度都需要能量,并且会随着速度的增加,所需能量呈指数级增加,本身的动质量也会呈现指数级增加。光子虽然没有静质量,但也有动质量,所以我们会感到光压。但光子的动质量很小,现在科学家们得出的光子动质量上限为10^-48kg。

任何物质,都会随着运动速度的提升而增加动质量,这就是狭义相对论中阐述的质增效应。狭义相对论关于质速关系的推导过程很复杂,但结果可以用一个简单公式表述,即：M=m/√[1-（v/c）^2]。在这个公式中,M是物体的动质量,m为物体的静止质量,v为物体运动速度,c为光速。

从这个公式我们可以推断出,当一个有静质量的物体速度较慢时,动质量增加是很小的,因此,在低速宏观世界,牛顿力学是近似适用的；当速度越来越高,达到光速的一半以上时,各种相对论效应就出现了,比如质增效应、时间膨胀效应等等,这时要精确描述物质运动就必须采用相对论力学来修正了。

根据质速关系公式,当物体运动速度达到光速的99.99%时,动质量会增加70倍；随后速度每提升两个9,动质量增加1个数量级,随着越来越趋近光速,其所需能量和动质量就会越来越趋于无穷大。

动质量无穷大是一个悖论。

何谓无穷大？就是我们已知世界没有无穷的,包括宇宙质量都是有穷的。有人计算过可观测宇宙的质量约为10^53kg~10^54kg,目前不可观测宇宙尚无法定量,但基于科学界共识的宇宙标准模型,也就是大爆炸宇宙论,宇宙从一个奇点爆发而来,其质量即便再大,也是有穷的。

1个电子的质量只有9.109x10^-31kg,根据质速关系式计算,其达到光速99.99%时,动质量将达到约6.43x10^-29kg,如果后面再跟上100个9,其动质量就将增加50个数量级,就达到6.43x10^21kg了,这个电子的动质量差不多就是月球的1/10了；只要后面再接近光速66个9,其动质量就超过可观测宇宙的总质量了。

我们想想,要让一个电子达到光速,将整个宇宙所有能量来催动都不够,且其动质量突破了整个宇宙总质能,这是个什么概念？这难道不是一个莫名其妙的悖论吗？因此质增效应如果正确的话,光速就是一个无法突破的杠杠,凡有静质量的物体都无法达到光速这个杠杠。

那么质速关系确定的这个杠杠正确吗？

狭义相对论问世100多年了,观测的所有物质运动都符合这个杠杠要求。这个世界可能还有许多没有被人们发现的物质运动,有人就老幻想着出现超越光速的物质运动,到时候就可以推翻相对论,改写物理学,创立一个惊天动地的理论。

但可惜的是,迄今并没有这种空间和迹象,验证了100多年的所有物质运动,包括接近光速的宇宙高能射线,大型强子对撞机无限接近光速的电子束、质子束,催动能量和质增效应都严格符合质速关系公式的测算,精确验证了相对论质增效应。

基于此,任何有质量的物体都无法达到光速,是一个永远也无法突破的杠杠,是咱们这个宇宙的法则。不管是一个电子、一个质子、一根针,一个鸡蛋,还是一个10kg的铁球,都必须遵循这个法则。而且不管什么物质,哪怕静质量再小,如果能够达到光速,就不是撞穿或者毁灭地球的问题,而是毁灭整个宇宙。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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由网友 星辰探测 提供的答案：

精准科学模拟,10KG重的铁球,以光速撞击地球,不仅可以撞穿地球,甚至摧毁整个太阳系。

当然这是伪命题,铁球不仅达不到光速,也没机会撞击地球

众所周知,达到光速物体几乎不可能,因在静止状态下具有质量的任何物体,无论有多轻,皆不可能达到光速；所谓速度,其实指的相对速度,当10‘KG铁球以光速撞向地球的时候,地球实际上也在以光速撞向这个铁球。

友友看结果如何？该铁球的速度实际上远超过了核聚变时电子质子和中子的逃逸速度,在碰撞的一瞬间,双方必将产生巨大的高温高压反应,导致地球和铁球一起发生巨大的核聚变。撞穿地球是存在的,甚至有可能毁灭太阳系！

星辰君深知,10KG铁球以光速撞击地球是个伪命题,因大部分物体在没达到光速就进入地球,受大气层摩擦经高温蒸发变成流星陨落。假如没有大气层是相当恐怖的。我的判断是这样的,欢迎大家探讨！

由网友 科学船坞 提供的答案：

如果真能如你所说,别说是地球了,就是整个宇宙都不够你炸的,这个能量与破坏程度将不亚于真空衰变,总归就是让宇宙重启呗。

我们都知道,铁球是无法被加速至光速的,因为这会耗费无穷无尽的能量,似乎还是办不到。由下图的动质量与速度的关系式可知：

M即为运动中的物体的动质量,也可称之为相对论质量,m为物体的静止质量,即一个物体在相对于我们静止时,所测得的质量,c为光速。

由此可知,当速度v不断增加时,动质量M是不断增加的,当速度v逼近光速c时,动质量M可以达到无穷大。

这意味着,如果想要再让它加速,则需要提供无穷大的能量来让它加速,显然这是不可能的。无穷大的能量到底是多少,不知道,也许整个宇宙作为能量来源都不够。

所以,这个铁球所带来的能量将与整个宇宙总能量相媲美,宛如当初的宇宙大爆炸,宇宙迎来一次崭新的重生。

最后再说一次吧,一切拥有静止质量的物体无法通过加速的方式使其达到或超越光速,这是完全不可能的。

由网友 章彦博 提供的答案：

别说撞穿了,整个宇宙都能给你毁灭了……

为什么呢？因为这个铁球的能量是无穷大。很多人在假想一些问题的时候,没有「极限」、「奇点」的概念,从而会把思路引入歧途。

首先问大家一个问题：1/0等于多少？

这其实就是「1/0未定式」。那么第二个问题：1/x^2, x不断接近于零,这个值会趋向于多少？

答案是无穷大。

那么我们来看看相对论下的能量公式,

那么根据：

我们可以发现,当速度v接近c的时候,质量m的分母部分会接近于0,从而使得质量趋向于无穷大。而根据第一个式子,我们知道,这个时候,能量也会趋向于无穷大。

无穷大的能量,如果真的存在,那就会毁灭整个宇宙。

好在这种东西不存在,因为没有哪个能量源有无穷的能量。而如果真的存在,也完全不需要考虑撞地球的问题了……产生这个物体时,瞬间产生的引力波都能把你撕碎。

由网友 科学探秘频道 提供的答案：

因为爱因斯坦不允许有静质量的物质达到光速,所以如果非要达到,那么铁球可能就要转化成光子形态,即以光的形式撞击地球。

这里我们换算一下,光子的相对论质量是hv/c2。10公斤铁球转化的光子个数是：

10*c2/hv,总能量为：mc2=10*c2=9*10^17J。

假如光的波长是400nm,则光子个数为：3.4*10^59个。虽然看着光子个数挺多,但是地球每秒钟接受太阳的光子数都在6.8*10^61个。故而,这种形式的铁球撞击到地球上,也就是给地球挠个痒痒,把照射的不分烧灼一下而已。

但是,如果题主说的是无限接近光速,这个相对论允许,那么如此高的速度,我觉得会把地球装个窟窿。而且还会把自身巨大的动能传递一部分给地球,地球会快速地运动。

如果是朝着太阳撞击,地球会会快速飞向太阳。如果不是,地球获得足够动能,会脱离太阳系变成流浪行星。

由网友 哈喽风清扬 提供的答案：

说的都是废话,都没搞清楚假设。再来一次假设：如果一个10kg的铁球以光速运动,砸向地球,能把地球砸穿吗？ 相对于铁球,地球的速度可估算为1,也就是说地球相对于铁球静止。来看铁球有多大能量,E=mc^2=10*(3*10^8)^2=9*10^16,再用低速动能方程来看地球能量,e=mv=1*6*10^24。铁球冲撞引起的地球速度变化参照m1v1=m2v2,由经计算由于铁球动能与地球相比实在太小,故即使是光速冲撞也仅仅改变了地球0.0000005m/s的运动速度。那么到底能不能击穿地球？我们可以知道一个东西能不能击穿另一个东西主要取决于运动物体的冲击力,被冲击物的坚硬程度和厚度。地球的成分含有大量金属,内核更是高密度、高温带,加之铁球与周围摩擦,铁球要贯穿地球是非常困难的,因为它可能在接触的瞬间爆炸并超高温融化了自身。

由网友 想法捕手 提供的答案：

首先,10KG的铁球当然无法被加速到光速；其次,这与质量多少无关,而是有无质量的问题。

别说10KG铁球,就算是一粒微不足道的尘埃达到光速,都是整个宇宙无法承受之重。

我们应该如何理解光速的限制

以相对论来看,要使有质量的物体达到光速,所需要消耗的能量将是无限大。然而,即便宇宙浩瀚,也容不下无限大的能量索取。

因为能量守恒定律,能量不会无中生有,也不会无故消失,只会以一种形式转变为另一种形式,而要将无限大的能量用于给一粒尘埃加速至光速,不就等于把宇宙榨干了吗？

浩瀚的宇宙被一粒尘埃击溃,这简直不可思议！

因此,在宏观世界中,宇宙是不允许有质量的物质达到光速的,但这并不意味着两个物体的相对速度不能超过光速,比如可观宇宙之外的星系就是以超光速在远离我们。

这就是说,一切物质不能超过光速,指的是物体以时空为背景的运动速度。如果时空本身也在运动（或者这不应该叫运动）,这限制就不存在。

比如,在坍缩的黑洞时空中,当光跨越视界面接近奇点时,按照相对论场方程的推算,时间项将变为负数 ,且负值不断增大,当无限接近奇点时,时间项趋于负无穷,而空间项在此期间开始变小,趋于0。换句话说,就是空间向时间转化,甚至转化为负时间。

负无穷到底代表什么？没人说的不清楚,不过有人说落入黑洞的物体会以无限接近光速的速度向奇点运动,但是却也永远到不了奇点。

事实上,光速之所以会是我们这宇宙中物质的速度上限,是因为3维空间的限制,要想突破这个速度就必须打破3维空间的限制,但一旦打破3维空间的限制,就会被锁入奇点中,然而即使黑洞的奇点坍缩速度打破了绝对光速,我们目前也观察不到。

如果在不考虑能量的情况下,给铁球加速,会发生什么？

我大胆换个角度来解释。

如果一直给铁球提供加速的能量,当铁球的速度向光速靠近时,即便是温度仅为3K的真空,对于铁球来说,也会变得如同炼炉一般,焚烧铁球的三维结构。

从这个角度来理解,光之所能达到光速则意味着,光是完全没有三维结构的。某种程度上来说,三维结构可能是比质量更为根本的速度限制,质子、中子、电子这些微观粒子还达不到光速,说明它们还存在一定的三维结构。

所以铁球要想达到光速,就只能脱去"三维凡体",焚烧得连渣都不剩,成为洒向地球上的一点光,而地球就像平时沐浴阳光一样,增加点温度而已。

或者变成高能的中微子,从地球穿透而过,半点不留痕。

总的说来,光速只使适用于无形之物,与铁球这样的有形三维体,是格格不入的两个世界的产物。

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