一根针非常细小,但它依然有着静止质量,根据爱因斯坦相对论来说这根针无法达到光速,理论上它只能无限接近于光速。有静止质量的物体达不到光速这是理论上的限制,并非是技术上达不到。其次如果想实现这样的情景,一个高速飞行的针穿过地球,那么首先就需要保证这根针在大气中高速运动,不会被“烧毁”。
在航天探测上人类已经实现了载人航天,那么当宇航员从太空返回的时候,需要经历大气层的摩擦过程,这个过程会加热返回器。作用机制分为两方面:首先是物体与空气之间摩擦生热,但摩擦生热的影响只占小部分;其次就是高速运动的物体会压缩前进方向的空气,对气体做功最后都转化为热量,热空气流过物体表面,一般材料都会被融化。
第二点举个例子大家就都清晰了,在家里给车打气的时候用的是“气管子”,当不断的压缩作业中,该设备就会发热,这就是压缩空气的时候实际上是在对它做功,最终就转化为热量。那么一根针尤其远超声速运动,可能起步的瞬间就“烟消云散”了,在这里只能假设这根针是未来材料,可以抵抗高温不惧怕摩擦。
这两个前提解决了,全部变成理想化的模型,首先这根针无限接近于光速运动,那么根据狭义相对论的质增效应,这根针的相对论质量接近于无穷大。当物体运动速度接近于光速,或处于亚光速的状态,经典力学中的公式就不再适用,相对论的提出几乎修正了所有经典物理学的公式。那么这根接近于光速运动的针,就必须用相对论修正后的公式来讨论。
在常规低速世界中物体的动能公式为二分之一质量乘以速度的平方,但是接近于光速运动的时候,如果还有正常的公式,那么最后的误差就会很大。这个时候就需要更加准确的公式来进行计算了。所有的经典物理学公式都是在低速世界中的近似计算,而至于亚光速世界就不是经典物理学能管的事情了。
当公式中的V无限的接近于光速,那么最终这根针的动能就会非常的大。摧毁一个地球不在话下。尤其是有静止质量的物体不断的加速,相对论质量不不断的增大,理论上来讲很可能这根针会形成一个黑洞,之后地球直接被吸进黑洞中,变成能量的形式。
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