每當提到人類想要穿越太陽系到達外星系時,總會用到一個詞,就是光年,這裡的光年就是光在宇宙真空中沿直線經過一年時間的距離,而光速是我們已知最快的速度,足以見得光年的距離有多麼遙遠。
如果現在覬覦地球文明的外星人向地球發射了一根針,但是這根針的速度達到了光速,會發生什麼事呢?地球會不會因此直接被扎穿地心,從中間炸裂開?說到這裡,大家或許會想起劉慈欣小說《三體》中外星文明利用小小的“水滴”直接將人類艦隊打得落花流水的情景,其中水滴運動的速度接近光速,並且質量異常堅硬。不誇張地說,如果外星人想用水滴擊穿地球都是輕而易舉的。
那麼真的有這樣一根針撞向地球,我們能做些什麼呢?假如它真的可以刺穿地球,人類有能力在到達地球之前攔截它?還是提早做好準備從地球逃亡呢?
光速
1972年美國標準局以K.M.Evenson為首的小組宣佈他們以高度複雜的技術對甲烷穩定鐳射完成了測頻,即實現了光頻測量:c=(299 792 456.2±1.1)m/s,精度達3.6×10-9。1973年國際計量局決定取c=299 792 458 m/s作為光速的規定值。
但是通常普通人看一堆數字是無法形象感受光速有多快的,只是覺得數字多了一些而已,舉個簡單的例子經過計算光從月球到達地球只需要1.27s的時間,太陽光到達地球也只需要8min左右,這就是光速的恐怖之處,就在一眨眼的時間之內就會到達。
光速已經是已知最快的速度,但是走出太陽系竟然需要幾十年甚至更多時間,這時候光好像又變慢了。但其實只是參照物變了,我們從地月或者太陽地球的短暫距離換算到了太陽系,甚至更多的天體之間,光的速度就好像沒有那麼快了,原因還是宇宙的範圍過於廣袤。
愛因斯坦的相對論當中有提到這樣一個概念,物體的質量與它運動的速度有關,運動的速度越快質量就越大,那麼一根針如果以光速運動,它的質量就不再是一根針的輕重了,而是趨於無窮大。
但是愛因斯坦同時又提出了一個相悖的理論,他認為只有靜止質量為0的光子才能以光速運動,一根針在我們看來非常的細小,但是它的質量也決定它無法達到光速進行運動。講到這裡,似乎一根針以光速撞擊地球完全是不可行的,因為它根本無法達到光速,前置條件都無法滿足。
那麼在逃脫這種假設之前,我們可以先來了解一下,另一種時常撞擊地球的物體,也就是“隕石”,質量是針數千萬倍的隕石撞擊地球時會發生什麼恐怖的事情呢?
天外來客“隕石”
眾所周知,地球在有人類出現之前,經歷了漫長的演化歲月。科學家們在探討地球的演化歷史時經常會提到地外撞擊,也就是現在所說的隕石撞擊。他們認為地球上的基本構造和一些地貌地因為撞擊而形成的。
地質學家William 認為, 地球形成後曾遭受像水星大小的物體的撞擊, 使地球自轉軸的傾斜角改變 70 ℃, 導致目前地球的氣候帶整個地顛倒過來, 兩極氣候帶將處於目前地球的赤道地區, 而赤道氣候帶則處於目前地球的兩極地區 。
也有不少科學家認為在地球最初形態時,曾經遭到了其它天體的撞擊,這一次撞擊產生了許多的碎片,較大的碎片形成了月球,當然這些也只是推斷,並未得到證實。
但是這些年也有不少有關隕石撞擊地球的事件報道,比如1908年的通古斯大爆炸,發生在俄羅斯境內,這枚隕石的直徑大約50m,它最後並未直接撞擊地面,因為在現場並未發現隕石坑。因此推測它是在空中解體爆炸了,還有不少人說是外星人用UFO在空中與它互撞,使得它解體爆炸,不然它直接撞擊地面造成的衝擊波是人類無法抵擋的。即使這樣它爆炸的威力也相當於15噸TNT當量,破壞性極強。
我國1976年3月在吉林省吉林市附近也發生過隕石撞擊事件,這枚隕石直徑不是很大,在穿過大氣的過程當中碎成了許多小塊,因此墜落時是“隕石雨”,這些隕石將地面砸出了一個直徑2.1米的深坑,最重的達到了1170公斤。
一根針的假想
前文提到相對論當中有質量的物體是永遠無法達到光速的,因此一根針以光速好像就不成立了,但是世界上還有許多未知並未被人類解開,我們不妨就像科幻片一樣去假想這種情況,如果發生,地球怎麼樣呢?是消失還是毫無反應?
結合相對論當中速度越快質量越大的說法,這根針在到達地球上方時質量以及達到了無可估量的情況,假設這是它對地球進行撞擊,撞擊的位置又剛好是在地面。地面會被撞出一個深坑,巨大的衝擊力會將附近的城市建築全部夷為平地。
這時會有人說那就提前預測好它的撞擊位置進行撤離不就好了?顯然,能夠撤離當然是好的,但是光速使得人類不會有什麼反應的時間,也就是說從這根針出現在地球上方直到撞擊,人類都不會察覺到,各種高科技的裝置由於針本身的質量和光的速度也無法監測,災難只會在頃刻之間發生,沒有逃生預警和撤離的時間。
並且根據針本來的形狀我們可以設想,光速執行的針是不是在撞擊時給地球來了個對穿?它能夠直接穿過地球,扎出對稱的兩個洞來,這兩個洞之間的距離,就是地球的直徑。這之後,對穿的洞裡應該會冒出炙熱的熔岩,並且是以噴射的狀態,頃刻間,陸地將被熔岩覆蓋。
那麼如果它撞擊的位置是海上呢?最容易想到的就是,會引發巨大的海嘯,同時扎穿海底的位置出現了巨大的孔洞,熔岩冒出來與海水相遇凝固,海水會不斷地減少,最終海洋也變成了陸地?不過應該不用等到海洋變成陸地,人類文明就會消失在這場巨大的海嘯當中。
迄今為止最大的海嘯是1960年時發生的智利大海嘯,最高的巨浪高達25米,可以隨便將一棟高樓拍碎。那麼這根針光速產生的衝擊波對於海底的震盪,產生的海嘯應該是智利大海嘯的數百倍,到時候巨浪的高度也無法用米來估算。
真實撞擊過程
如前文所想的話,這根針真的以光速撞擊地球足以摧毀人類文明,地球或許不會消失,但是也應該是大變樣了。不過還好都是假想,現實中是不會發生這種情況的。
首先就是針無法達到光速,再者針在撞擊地球時需要先穿過地球上方厚厚的大氣層,在進入大氣層之後它會與大氣產生摩擦,這種摩擦燃起的火焰可以使的它的表面溫度達到3000°,這根普通的針在這個過程中早被燒成渣了。大氣層這個神奇的存在,不止反射了強烈的太陽光給人類舒適的環境,面對外來的威脅時也對人類起到了重要的保護作用。
太陽系當中除了有八大行星之外,還有許多細小的碎塊,它們和行星一樣也在圍繞著太陽旋轉,當這些碎塊與行星產生撞擊之後就會落入地球,穿過大氣層被分解,墜落地球就變成了隕石。其實地球每天都在承受著無數碎塊的撞擊,我們沒有感受到是因為質量不大的碎塊在撞擊時,經過大氣層就被燃燒分解了,甚至連細小的顆粒可能都不存在,直接化為了灰燼。
以隕石墜落的過程來推測這根針撞擊前的境遇,我們得出了它應該會在穿越大氣層時就被分解成了無數個原子,對於地球不會有絲毫影響,就像一個小石塊投入大海,甚至都聽不見聲響。
小行星撞擊災難
探討過一根針的假設之後,大家可能覺得大氣層像一個巨大的保護罩將我們保護了起來,因此不會有什麼物體撞擊地球會使得地球遭受打擊甚至毀滅。但是回望人類的發展史,這種單純的想法就會被推翻,曾經的地球霸主“恐龍”在白堊紀到古近紀之間就是因為一顆巨大的行星撞擊地球,慘遭滅絕。據科學家推測,隕石坑的長度大約有200千米。
這些年對於小行星撞擊地球的設想又開始變多,甚至有科學家預言下一次小行星路過地球是2060年,當然這個路過是擦身而過還是直接撞上就無從得知了。小行星撞擊地球的速度高於宇宙第二速度,可以達到20km/s,這也就說明它和假設中那根光速的針一樣,從我們看到它出現到撞擊,全程大概就幾秒鐘,而產生的能量相當於100顆氫彈同時爆炸,威力是原子彈的數百倍,無法估量。
目前對於小行星撞擊災難提出了許多解決方法,其中可行度較高的就是發射火箭與它相撞,在它到達地球上方之前改變它的執行軌跡,使它與地球擦身而過,不過這種方法也尚在理論階段,並未真正實施。因此如果未來人類真的面臨小行星撞擊,還是束手無策。
結語
原來達到光速的一根針撞擊地球真的會產生毀滅性的打擊,還好它只存在於我們的假設當中。但是不可忽略的就是如果一個質量足夠大的物體撞擊地球,速度不用達到光速也可以摧毀目前的人類文明。這也許就是居安思危的人類一直探索外星,想要移民到其它星球的原因,畢竟災難不知道會在哪一個瞬間就來到,不會給人思考和逃跑的機會。