地球毁灭大猜想:如果一个东西乘光速而来

作为一个科幻小说和电影爱好者,在光怪陆离的光影世界里见证了很多种地球毁灭、人类灭绝的方法。有像《三体》里的三体人入侵,宇宙大更新,有像《2012》里盖世大洪水,有像《银河系漫游指南》被宇宙拆迁办一口气拆掉的.....这些毁灭方式,人们或多或少地有准备时间,甚至还能让一部分人逃出生天。但是,有一种毁灭方式,一旦来临,就是整个世界的噩梦。

那就是:以光速传播的毁灭。

什么意思呢?简单解释一下,如果一个毁灭事件是以光速传播的,那么在这个事件真正影响到人类之前,人类是不可能观测到它的,也就是说,到达即毁灭。

举个极为简单的例子,地球不远处发生了一场伽马射线暴,以光速向外传播,它携带的能量足以毁灭地球上的一切生命,但是人们只有当观测到它的那一瞬间,才能意识到发生了什么,然而已经来不及了,在观测到它的一瞬间,地球就毁灭了。

这是人类永远无法逃脱的速度。

神奇的“光速不变原理“

刚才说的一切设想,都建立在一个原则上,即光速是宇宙中最快的速度。

举一个简单的例子,在下雷阵雨的时候,我们总是先看到闪电,而后才听到雷声,这是因为声波在空气中的传播速度只有344m/s,和每秒接近30万公里的光速比起来,实在是太慢了。

但是如何证明光速是宇宙中最快的速度呢?

自从1676年,丹麦的天文学家奥勒.罗默第一次测出了光速,科学家们对于“光”这种存在研究了近百年,什么例子说,波动说,什么电磁学,力场,到最后爱因斯一拍脑袋,建立了狭义相对论体系,一举把人类推进了量子力学的时代。

而在这之中,有一条颠扑不破的公理,那就是:光速是不会变的。

什么意思呢,就是20世纪的无数科学家们,通过各种各样绞尽脑汁的实验,最终发现,无论在什么时间,什么地点,什么介质,光速都保持完全一样:

你在地球上测光速,光速不会变;

你在外太空测光速,光速还是不会变;

你在跑步时侧光速,光速依旧不会变;

光速就是怎么都不会变!

在大家都觉得B了狗了,一定是我的测量工具出现问题的时候,有一个人提出了一个原理。

既然光速真的不会变,那我就假设光在任何速度的参考系中都保持不变。

如果有两个人,一个人A是静止不动的,从他手上照射出一道光,光的速度是c;

另一个人B,以0.5c的速度朝前运动,因为光速不变原理,他看到的光速依旧是c;

那么问题来了,当A看到这道光走了10000米的时候,B刚好走了5000米,B看到这道光走了5000米;

我们都知道,速度等于距离除以时间:

那么对于A来说,光速=10000/t(A),对于B来说,光速=5000/t(B),根据光速不变原理,2t(B)=t(A),发现没有,对于B来说,他的时间变慢了。

这个人就是爱因斯坦,这个就是著名的相对论。

所以为什么光速不可被超越的第一个理由,光速保持永恒不变,无论在任何介质,无论相对任何人。

大名鼎鼎的方程式

依旧有很多人不死心,我不想去管什么光速变不变的,我就用最简单地牛顿力学原理,把一个物体疯狂加速加速,加速到光速不行吗?

根据牛顿第二定律,物体的加速度和受力与质量有关,即:A=F/m,突然回想起了被高中物理所支配的恐惧...总而言之,如果要是想让物体的加速度达到光速,那么只要它的质量无限小,受力无限大,理论上就可以加速到光速了。那我以整个地球作为燃料,去加速一颗极小氢原子,总能让它加速到光速吧!且慢,这种做法,在经典的牛顿力学里原理上似乎是可行的,但是,在相对论的世界里,这条定理扑街了。

在爱因斯坦的相对论里,有一个很重要的原则,就是物体的质量会随着它的速度而变化。有如下一个非常重要的公式,即:高速运动中的物体质量和其原本静止的质量、速度、光速都有关系。

我们来仔细研究一下这个方程,这里的m是指的高速运动中的物体质量,m0指的是物体静止时候的原本质量,v指的是物体运动的速度,c指的是光速。假如这个物体的运动速度无限接近于光速,那分母就会无限接近于0,这就造成了它的质量会越来越大,越来越大,直至接近无穷大。

而质量越大,物体的加速度会越低,所以它的速度也会越变越慢,直到低于光速。

所以,我们也不可能通过加速的方法,把物体加速到光速。

回到最初的主题,关于地球毁灭大猜想,如果一场超星爆发,一场真空衰变,一次黑洞扩张,已经在宇宙中发生了,而以光速正在向地球赶来,我们离死亡还有多长时间?

也许是几亿年,也许是下一秒。

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