在6500萬(wàn)年前，一顆直徑在9.7公里的小行星，以40倍音速的速度撞向地球，直接終結(jié)了恐龍稱霸的時(shí)代。在我們的一般印象里，撞向地球的小行星只有足夠大，才會(huì)對(duì)地球和生命產(chǎn)生威脅，如果太小的話，就會(huì)在大氣層中燃燒殆盡，變成漂亮的流星。

Tips：流星Meteor，是指運(yùn)行在星際空間的流星體，通常包括宇宙塵埃和固體塊等空間物質(zhì)接近地球時(shí)被地球引力吸引，在高速穿越地球大氣層時(shí)發(fā)生電子躍遷所產(chǎn)生的光跡。

但如果我們把這個(gè)問(wèn)題推向極限，假設(shè)一根接近光速的縫衣針沖向地球，究竟是無(wú)事發(fā)生，還是毀天滅地呢？

堪比原子彈的縫衣針

看到這個(gè)題目，想必不少人已經(jīng)開始笑了，這不是當(dāng)年那個(gè)“雨掉下來(lái)為什么砸不死人”的問(wèn)題的翻版嗎？別說(shuō)接近光速了，就是等于光速也不會(huì)怎么樣，比如說(shuō)太陽(yáng)光照在人身上，除了變暖和之外什么也發(fā)生不了。但實(shí)際上，如果真的有根針能接近光速，那么它爆發(fā)的威力，堪比原子彈爆炸。想理解這一點(diǎn)，我們需要先講一講動(dòng)能的概念。

Tips：爆炸是指在極短時(shí)間內(nèi)，釋放出大量能量，產(chǎn)生高溫，并放出大量氣體，在周圍介質(zhì)中造成高壓的化學(xué)反應(yīng)或狀態(tài)變化，同時(shí)破壞性極強(qiáng)。

動(dòng)能是一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體所蘊(yùn)含的能量，它的大小和兩個(gè)變量有關(guān)，也就是重量和速度，重量和速度越大，這個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能就越高。我們來(lái)舉個(gè)例子，比如說(shuō)一輛小轎車，如果它以20公里每小時(shí)的速度撞到一個(gè)人，那么這個(gè)人除了會(huì)感覺(jué)到疼之外，不會(huì)有什么生命危險(xiǎn)。但如果這輛車加速到了60公里每小時(shí)，就足以把人撞成重傷或者死亡了。

也就是說(shuō)，在重量不變的情況下，這個(gè)物體的速度越快殺傷力就越大。這也就是為什么只有幾克重的子彈彈頭，用火藥打出去就可以取人性命的原因。要知道，一顆普通子彈的速度也不過(guò)是亞音速，威力就有這么大，而一根接近光速的針，威力可是子彈的882353倍，這個(gè)破壞力已經(jīng)相當(dāng)可觀了。

Tips：縫衣針，縫衣服使用的針，分不同尺寸大小。也是冰與火之歌中艾德·史塔克次女，艾莉亞·史塔克使用的武器。

也許你會(huì)疑惑，既然達(dá)到光速的東西動(dòng)能非常大，為什么光本身卻毫無(wú)殺傷力呢？這是因?yàn)楣庾拥撵o質(zhì)量其實(shí)是零，所以才沒(méi)有殺傷力。而針雖然小，但擁有質(zhì)量的它，蘊(yùn)含的動(dòng)能已經(jīng)大到讓人咋舌的地步了。

我們可以親自計(jì)算一下，假設(shè)這根針的重量只有0.3克，速度達(dá)到了99%光速，代入計(jì)算公式，Ek=mv/2可以得到這根針的動(dòng)能為1.64×10^14 焦耳。這大概是個(gè)什么概念呢？一噸TNT炸藥爆炸釋放的能量只有4.2×10^9焦耳，所以這根針爆發(fā)的能量相當(dāng)于3.6萬(wàn)噸TNT炸藥。當(dāng)年的原子彈小男孩只相當(dāng)于1.5萬(wàn)噸TNT，這根針已經(jīng)相當(dāng)于兩顆小型原子彈了！

Tips：原子彈Atomic bomb，是核武器之一，是利用核反應(yīng)的光熱輻射、沖擊波和感生放射性造成殺傷和破壞作用，以及大面積放射性污染，阻止對(duì)方軍事行動(dòng)以達(dá)到戰(zhàn)略目的的大殺傷力武器。

也許你會(huì)覺(jué)得這也沒(méi)有什么，我們的地球有大氣層保護(hù)，這么快的速度，一定在大氣層中被燒沒(méi)了，不會(huì)有什么實(shí)際影響，那么你大錯(cuò)特錯(cuò)。不管這根針變成什么樣子，這些動(dòng)能都不會(huì)憑空消失。

地球的大氣層非常厚實(shí)，按照最外面的逃逸層來(lái)算，厚度可以達(dá)到800公里。一般的流星速度較慢，到了大氣熱層才會(huì)開始燃燒，而這根針一開始接觸大氣，就已經(jīng)開始劇烈反應(yīng)了。在與大氣的碰撞中，它會(huì)被高溫氣化成鐵離子，但是它依舊具有質(zhì)量，所以動(dòng)能并不會(huì)消失，反而散開形成一個(gè)離子團(tuán)，在與空氣的碰撞中變成一股巨大的沖擊波轟向地球表面。

Tips：大氣層atmosphere，是因重力關(guān)系而圍繞著地球的一層混合氣體，是地球最外部的氣體圈層，包圍著海洋和陸地，大氣層的厚度大約在1000千米以上，但沒(méi)有明顯的界限。

不過(guò)，在能量傳遞的過(guò)程中，這些原子和離子會(huì)逐漸減速。我們也許能聽見縫衣針和大氣撞擊時(shí)產(chǎn)生的巨響，但對(duì)地面的我們來(lái)說(shuō)還造不成什么危害。只是相當(dāng)于美國(guó)又在大氣層搞了一次核爆試驗(yàn)，還沒(méi)有任何輻射殘留的擔(dān)憂。不過(guò)，這只是考慮了這根針的動(dòng)能，其實(shí)如果真有東西可以這么接近光速，它在和大氣的碰撞中，已經(jīng)可以引起核聚變了！

毀天滅地的縫衣針

2010年11月9日，科學(xué)家借助歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，把質(zhì)子加速到了0.999999991倍光速，它們碰撞之后爆發(fā)的能量達(dá)到了驚人的10萬(wàn)億度，是太陽(yáng)核心溫度的100萬(wàn)倍，也相當(dāng)于宇宙大爆炸后萬(wàn)分之一秒時(shí)宇宙的溫度。

Tips：大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是粒子物理科學(xué)家為了探索新的粒子，和微觀量化粒子的‘新物理’機(jī)制設(shè)備，是一種將質(zhì)子加速對(duì)撞的高能物理設(shè)備，英文名簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)HC，Large Hadron Collider。

而這，已經(jīng)是目前科學(xué)家加速有質(zhì)量物體的極限了，如果說(shuō)我們可以更加接近光速，僅靠?jī)蓚€(gè)質(zhì)子的碰撞，我們就可以制造出一個(gè)量子級(jí)宇宙，甚至產(chǎn)生一個(gè)宇宙。如果這根縫衣針也能更加接近光速，產(chǎn)生的效果將被無(wú)限放大。前面我們討論的例子里，縫衣針只有99%的光速，讓我們繼續(xù)加速看看會(huì)發(fā)生什么。

假設(shè)縫衣針的速度達(dá)到了0.9999倍光速，那么它的動(dòng)能就相當(dāng)于1.88×10^15焦耳，相當(dāng)于45萬(wàn)噸TNT爆炸的威力。這時(shí)人類可以在地面上看到非常壯觀的爆炸，沖擊波也能對(duì)地面產(chǎn)生一定的影響，但問(wèn)題不大。當(dāng)縫衣針達(dá)到0.99999999倍光速，能量就相當(dāng)于1.9×10^17焦耳，約為4500萬(wàn)噸TNT爆炸的威力，這時(shí)人類最強(qiáng)氫彈，沙皇炸彈的爆炸威力。

Tips：焦耳（簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)為J），是能量和做功的國(guó)際單位。符號(hào)J為紀(jì)念英國(guó)物理學(xué)家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳而命名。

不過(guò)因?yàn)樵诖髿鈱右猿藭?huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊波擾亂大氣之外，對(duì)我們還是沒(méi)有多少影響。但如果說(shuō)小數(shù)點(diǎn)后面的9有14個(gè)，那么產(chǎn)生的能量就已經(jīng)相當(dāng)于冷戰(zhàn)時(shí)期人類核武儲(chǔ)備的最高量，達(dá)到450億噸TNT，其爆炸的沖擊波足以讓上億人死亡。

等到小數(shù)點(diǎn)后面的9累加到20個(gè)，產(chǎn)生的能量達(dá)到了1.9×10^23焦耳，為450萬(wàn)億噸TNT當(dāng)量，是當(dāng)年滅絕恐龍的隕石的2倍，9成的人類可能在這場(chǎng)大爆炸中直接喪生，剩下的人只能在接下來(lái)的環(huán)境巨變中瑟瑟發(fā)抖。人類會(huì)不會(huì)就此滅絕小編不知道，但所謂的文明，已經(jīng)在這場(chǎng)爆炸中被全部摧毀了。不過(guò)，這還不是縫衣針的極限，它的動(dòng)能是一條指數(shù)函數(shù)，哪怕小數(shù)點(diǎn)后面多一個(gè)9，威力都會(huì)暴增。

Tips：根據(jù)我國(guó)古生物學(xué)名詞審定委員會(huì)給出的定義，恐龍指的是三角龍和現(xiàn)代鳥類最近的共同祖先的其全部后代，除鳥類外已經(jīng)全部滅絕。

當(dāng)小數(shù)點(diǎn)后面的9累加到38個(gè)，產(chǎn)生的能量足以炸毀地球，我們的母星會(huì)在爆炸中支離破碎，變成一條綿延數(shù)百萬(wàn)公里的小行星帶?；蛟S，再經(jīng)過(guò)上億年的時(shí)間，這些小行星帶會(huì)在重力作用下重新聚合，再度變成一顆行星，但生命絕對(duì)早就不復(fù)存在了。只要在這個(gè)基礎(chǔ)上再加一個(gè)9，爆炸的威力足夠讓地球的碎片散布在整個(gè)太陽(yáng)系之中，地球再也不復(fù)存在了。

當(dāng)然，這還不是縫衣針的極限。我們繼續(xù)在小數(shù)點(diǎn)后面加9，如果達(dá)到了62個(gè)9，這股能量就相當(dāng)于太陽(yáng)穩(wěn)定燃燒100億年釋放的能量。如果有93個(gè)9，產(chǎn)生的能量就相當(dāng)于整個(gè)銀河系所有的物質(zhì)湮滅釋放的總能量。這還沒(méi)完，如果小數(shù)點(diǎn)后面的9增加到133個(gè)，產(chǎn)生的能量就相當(dāng)于整個(gè)可觀測(cè)宇宙湮滅釋放的總能量。

Tips：地球的英文名Earth源自中古英語(yǔ)，其歷史可追溯到古英語(yǔ)，在日耳曼語(yǔ)族諸語(yǔ)中都有同源詞，其原始日耳曼語(yǔ)詞根構(gòu)擬為“*erō”。為古羅馬神話中大地女神忒亞之名。

這意味著，這根針爆炸，足以再造一次宇宙大爆炸。是的，沒(méi)聽錯(cuò)，這根針已經(jīng)可以創(chuàng)造出新的宇宙了。如果說(shuō)這根針的速度達(dá)到了光速，那么它的能量將是無(wú)窮大，很難想象由它創(chuàng)造的宇宙究竟是什么樣子。還好，根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，光速是世界上的絕對(duì)速度，沒(méi)有什么有質(zhì)量的東西可以達(dá)到光速。把縫衣針加速到接近光速，所需要的能量也無(wú)限接近于無(wú)窮大，所以大家也不用擔(dān)心，真的會(huì)有這么小的東西以接近光速的速度沖向地球。

一個(gè)有趣的事情是，盡管這根縫衣針已經(jīng)達(dá)到了毀天滅地的地步，但它還是無(wú)法貫穿地球，因?yàn)樵诮佑|到空氣分子時(shí)，就已經(jīng)發(fā)生聚變爆炸了。

Tips：1905年，愛(ài)因斯坦獲蘇黎世大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位，并提出光子假設(shè)、成功解釋了光電效應(yīng)因此獲得1921年諾貝爾物理獎(jiǎng)。

所以我們不妨把腦洞再開得大一點(diǎn)，想讓這根鋼針直接穿透地球，需要具備什么樣的條件？

縫衣針怎么才能穿透地球？

這個(gè)時(shí)候，我們就需要假設(shè)，這根鋼針像《三體》中描繪的“水滴”一樣，是一種無(wú)論怎么破壞都無(wú)法傷它分毫的剛體。這樣，我們就完全不用擔(dān)心它在與空氣碰撞時(shí)分解成等離子體了。但這時(shí)依舊有一個(gè)問(wèn)題，就是動(dòng)能的傳遞，縫衣針雖然可以完整地穿過(guò)大氣，但是它的動(dòng)能會(huì)在空氣阻力的作用下以極快的速度減弱。

而傳遞出去的動(dòng)能，也會(huì)形成足以摧毀地球的沖擊波。也就是說(shuō)，除非這根針能超過(guò)光速，要不然由它導(dǎo)致的沖擊波和聚變反應(yīng)，總會(huì)先它一步轟擊地球，把地球炸碎。這么說(shuō)來(lái)，一根能創(chuàng)造宇宙的縫衣針，居然連地球都扎不破？是的，除非這根針的密度高到可怕，比如說(shuō)達(dá)到中子星的密度。

Tips：《三體》是劉慈欣創(chuàng)作的系列長(zhǎng)篇科幻小說(shuō)，作品講述了地球人類文明和三體文明的信息交流、生死搏殺及兩個(gè)文明在宇宙中的興衰歷程。

中子星是目前宇宙中已知的，密度僅次于黑洞的星體。它是足夠大的恒星在晚年塌縮之后形成的天體，差一點(diǎn)就能變成黑洞，上面的物質(zhì)每立方厘米的重量都至少在1億噸以上。因?yàn)槊芏绕娓?，所以引力也大得可怕，所有原子中的電子，都被擠壓到了質(zhì)子里變成中子，讓所有元素的原子變得只剩下中子，所以才得名中子星。從它身邊經(jīng)過(guò)的光，都是呈拋物線逃離的。

如果一根針的密度達(dá)到了中子星的水平，那么它的質(zhì)量起碼是普通縫衣針的1億倍，最初接觸它的空氣都會(huì)被這根針的重力捕獲，被巨大的引力壓成一層薄薄的液體覆蓋在縫衣針的表面。

Tips：中子星neutron star，是除黑洞外密度最大的星體，絕大多數(shù)的脈沖星都是中子星，但中子星不一定是脈沖星，有脈沖才算是脈沖星。

這個(gè)時(shí)候，哪怕這根由中子星構(gòu)成的針做自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)入大氣，速度從零開始增加，產(chǎn)生的速度和動(dòng)能，也足以把地球貫穿了。這個(gè)時(shí)候，因?yàn)榭p衣針的速度是逐漸增大的，雖然在這個(gè)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生沖擊波，但是在到達(dá)地表的時(shí)候，它積累的加速度，就已經(jīng)接近光速，可以趕在沖擊波炸毀地球之前，先把它扎個(gè)對(duì)穿。

可以想見，被一根針扎穿，對(duì)地球來(lái)說(shuō)也是非?？膳碌氖虑?。因?yàn)殡S著縫衣針的深入，地球的密度也是越來(lái)越高，阻力增大，縫衣針不得不釋放更多動(dòng)能。于是，地球內(nèi)部會(huì)累加足夠大的動(dòng)能，直接從核心開始爆炸，連同姍姍來(lái)遲的大氣沖擊波一道，把地球炸成一片塵埃。

Tips：光速Lightspeed，是指光波或電磁波在真空或介質(zhì)中的傳播速度。真空中的光速是目前所發(fā)現(xiàn)的自然界物體運(yùn)動(dòng)的最大速度。

這個(gè)現(xiàn)象和子彈的空腔效應(yīng)很像，因?yàn)榇蠖鄶?shù)能量都是子彈在穿透肉體時(shí)釋放的，所以看起來(lái)子彈的彈孔只有一個(gè)小洞，但內(nèi)部已經(jīng)被破壞了一大片了。

——來(lái)源：你好科普