原作：http://what-if./20/

翻譯：junglerubik

校對： fall_ark

如果一個直徑100英尺（約30米）的鉆石流星以光速撞向地球，會發(fā)生什么？ ——8歲的Aidan Smith，由父親Jeff代提問

任何有質(zhì)量的物體都無法達(dá)到光速。不過也沒關(guān)系——我們可以讓它足夠接近光速！

一個物體無論加速得多快，都不可能達(dá)到光速。這看起來不太像真的，可確實是這樣。我們的宇宙有一些奇怪的規(guī)則。不過，一個物體越接近光速，它具有的動能和動量也就越多——而且這些能量可以無限增加。

我們先從低速開始逐漸增加速度，一步一步地弄清楚會發(fā)生什么。

一千米每秒

如果我們把流星從100千米高的外層大氣釋放，它將在沒有損失太多速度的情況下穿過大氣，并且以大概3馬赫（超過一千米每秒）的速度撞向地面。

在下落過程中，它擠壓前方的空氣。空氣受到擠壓就會升溫（這也是宇宙飛船和流星會產(chǎn)生高溫的原因——事實上空氣阻力對此并沒起到多少作用）。落地的時候，流星的下表面會被加熱到500多攝氏度，人們可以看見它在發(fā)光。

釋放了兩分鐘之后流星撞擊地面，砸出一個直徑300米的隕石坑——大概一個學(xué)校那么大，并摔成碎片。

11千米每秒

如果我們在離地球更遠(yuǎn)一點的地方釋放這顆太空鉆石，那它落向我們撞擊地面的速度大概有11千米每秒。這是地球的逃逸速度，任何來自外太空（多虧了重力）擊中地球的物體都會至少達(dá)到這樣的速度。

在11千米每秒的速度下，人們可以看到一顆火球迅速地墜落。撞擊產(chǎn)生的能量和一顆小型原子彈差不多，并將砸出直徑達(dá)一公里的隕石坑——比亞利桑那隕石坑小一點。

72千米每秒

這恰好是環(huán)繞太陽運動的天體撞擊地球所能達(dá)到的最大速度。獅子座流星雨就是以這樣的速度撞擊地球的。

奇妙的是，物體的速度并不怎么影響它撞擊地面后陷入的深度。艾薩克?牛頓想出了一個非常聰明的方法來估計彈丸射入目標(biāo)停下后能到達(dá)的深度。不管彈丸有多快，只要它擊中的東西跟其密度差不多，它射入的深度只能達(dá)到其體長本身那么多。

當(dāng)然它還是會濺起一大片東西。以72千米每秒的速度運動的鉆石球能炸出一個直徑超過兩公里的隕石坑，釋放的能量相當(dāng)于最大的聚變核彈。

再往下的情景，就開始比較離奇了。

3000千米每秒=0.01倍光速

這會很糟。在此速度上下幾百千米每秒的范圍內(nèi)，空氣開始發(fā)生核聚變（谷歌這個論文標(biāo)題就能找到全文）這使得事情變得有點難以預(yù)料。這樣一來，再加上平凡的等離子體加熱（離子態(tài)也是聚變導(dǎo)致的，指聚變和高熱是兩回事），鉆石球體在到達(dá)地面之前可能已經(jīng)四分五裂了。

但是這對地面來說并不是什么好消息。球體并不會充分散開，大體上還是像原來一樣撞向同一點。撞擊釋放的能量比最大的核武器都要多一千倍，摧毀任何它砸向的區(qū)域。它炸出一個巨大的隕石坑——雖然還不是地球史上最大的。

0.99倍光速

這時候相對論就要來摻一腳了。

在這樣的速度下，使球體結(jié)合在一起的化學(xué)鍵完全可以忽略不計。這只是一團急速運動的碳原子，因為長度收縮效應(yīng)壓成了一塊煎餅（雖然我們沒辦法用肉眼看到這個效果）。SRIM粒子物理模擬工具能幫助解釋一些撞擊時發(fā)生的事情。

球體內(nèi)的每一個碳原子攜帶著大概70GeV的能量。事實上他們運動得太快，都沒有辦法和空氣直接進(jìn)行聚變——他們僅僅是完全穿過了空氣?？諝夥肿哟┻^球面3米之后才停下來，球體在到達(dá)地面的時候比最開始攜帶了更多的物質(zhì)。同時球體也在迅速變大。

撞到地面時，它將徹底瓦解，繼續(xù)向下運動的同時還向外擴散，在巖床中刻出一條圓錐曲線狀的路徑。上面那個計算撞擊深度的等式不再適用于此，因為此時原子們還真就是在“穿透著彼此”了 。

巨大的能量在地殼上炸出了一個非常大的坑，你甚至能看到熔化的地幔。這個過程傳遞的能量相當(dāng)于使恐龍滅絕的希克蘇魯伯撞擊的50倍——就算沒有終結(jié)地球上的全部生命，也足以導(dǎo)致一次大滅絕。

我經(jīng)常覺得物理的一大好處就是你可以將任何數(shù)字加上更多的位數(shù)之后看看會發(fā)生什么，而且沒人能阻止你這樣干。

0.9999999倍光速

在這樣的速度下，每個碳原子攜帶25TeV的能量，和大型強子碰撞器里的粒子差不多。再快一點的話我們都有可能在撞擊的殘骸中觀測到希格斯玻色子呢。

在這樣的情況下，這些東西將以大概相當(dāng)于（繞著我們轉(zhuǎn)的）月球的動能來撞擊地球。這足以砸出一個直達(dá)地幔的裂口并撼動整個地殼，將其熔化。這應(yīng)該可以終結(jié)地球上所有的生命吧。

啊哦，喵星人又踩到了我的鍵盤。我又加上了好幾個9。

0.9999999999999999999999951倍光速

史上有記載的最快物體（有質(zhì)量的）可能是“額滴神”粒子（和上帝粒子沒什么關(guān)系），這個來自太空的質(zhì)子在1991年撞進(jìn)猶他州上方的大氣層。它當(dāng)時的速度達(dá)到百分之99.99999999999999999999951的光速，這意味著這一個質(zhì)子攜帶著一個棒球的動能。大型強子碰撞器所產(chǎn)生的級聯(lián)粒子根本無法與其相比。

沒有人知道它怎么能運動得這么快。一年之中都很難有幾個這樣快的粒子撞擊地球。它們飛來的大致方向可能存在正在爆炸的星系，但是發(fā)生了什么使得它們逃離得這么迅速呢？而它們在到達(dá)此處的途中為什么沒有變慢一些呢？這都是謎。

讓我們賦予Aidan的鉆石流星“額滴神”粒子的速度。這速度太快了，我的SRIM軟件直接拒絕了模擬請求。然而，我們可以通過觀察宇宙射線在巖石中的衰變找到一些頭緒。

鉆石不知不覺就干掉了一大塊大氣，然后消失在地殼中。一團等離子體及輻射在撞擊點周圍擴散開來，于此同時能量分散并穿透了整個地球。40毫秒過后地球相對于撞擊點的另一端在一片白熾云霧中向外整個炸開。

這個鉆石流星以及它在撞擊地殼時所產(chǎn)生的級聯(lián)粒子四散開來貫穿了整個地球。急劇升溫的地球發(fā)出的光比太陽還耀眼。

這樣的動量足以將地球撞到一個完全不同的軌道上——但是地球已經(jīng)不存在了。撞擊過程中釋放的能量比地球的重力結(jié)合能還多一萬倍，此時這顆行星已被炸成一團向外擴散的等離子體，與此同時，一束格外高能的能量流從撞擊點的遠(yuǎn)端延伸出去，奔向太空。

太陽吸收了許多星塵浪，打了個嗝繼續(xù)發(fā)光?；鹦呛徒鹦堑谋砻姹浑y以置信的高能等離子浪沖洗得干干凈凈。

在遙遠(yuǎn)的未來，一個外星天文學(xué)家在一個離地球幾百光年的世界上皺著眉頭看著一個發(fā)出嗶嗶聲的探測器，很費解發(fā)生了多么兇殘的事情才能讓一個粒子運動得這么快。

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