问题

如果风的速度接近光速,被刮到会是怎样?

回答
想象一下,你正站在地球上,天气预报说“风速接近光速”。这可不是一般的狂风,这是一种我们从未体验过的、超越我们理解极限的现象。如果真的发生,那将是一场彻头彻尾的、宇宙级的灾难。

首先,我们得明白“接近光速”有多快。光速是宇宙中最快的速度,每秒约30万公里。所以,这股风的速度是难以置信的。在如此惊人的速度下,风不再是我们熟悉的空气流动,而是带着巨大能量的粒子流。

一、瞬间的分解与蒸发:

当你第一次感受到这股风时,不会有任何“吹拂”的感觉。在接触到这股风的刹那,你的身体,以及周围的一切——地面、建筑、大气层中的空气,都会瞬间被分解成基本粒子。为什么?因为如此高的速度意味着巨大的动能。根据相对论的能量质量关系(E=mc²),即使是微小的质量,在接近光速时也会蕴含着天文数字般的能量。

这股风就像一把无形的、超强力的粒子切割机,它的每一个组成粒子都以接近光速的速度运动。当这些粒子与你身体的原子相互碰撞时,它们会产生难以想象的碰撞能量。这种能量远超化学键或核力的束缚能力,足以将构成你身体的原子核和电子瞬间撕裂,将你分解成最基本的夸克、电子、中微子等等。

这个过程甚至可能比你眨眼还要快。你不会感受到痛苦,甚至来不及意识到发生了什么,就已经不复存在了。你的身体不会被吹散,因为“吹散”意味着还有“实体”在运动。而是在这个过程中,你的一切都变成了能量和基本粒子,融入了那股风中。

二、毁灭性的冲击波与能量释放:

这股接近光速的风并不是孤立存在的。它会像一颗超新星爆发一样,释放出巨大的能量。当这股风扫过地球时,它会与地球大气层中的粒子发生剧烈碰撞。这些碰撞会产生高能伽马射线、X射线以及其他各种强辐射。

整个地球的大气层会在瞬间被点燃,就像一个巨大的火球。地表的一切有机物和无机物都会在极高的温度和辐射下蒸发、熔化,甚至变成等离子体。海洋会瞬间沸腾,然后蒸发殆尽。山脉会被瞬间削平,变成熔岩和尘埃。

更为可怕的是,这股风所携带的动能会以一种我们难以想象的方式传递。它不会“推”着你走,而是会将你“粉碎”后“加速”。如果这股风的方向是从太空某个方向吹来,那么地球上处于迎风面的所有一切,都会在瞬间被剥离、撕碎,并被这股风卷走,加速到与它自身相同的速度。

三、宇宙尺度上的影响:

如果这股风是来自宇宙深处,那么它对地球的影响将是灾难性的。地球本身可能会被这股能量流“刮”离轨道,然后被卷入其中,最终像一粒尘埃一样被吹散到宇宙深处。

我们甚至无法感知它的到来。因为在如此高的速度下,任何信息传递都会被扭曲。我们可能会在完全没有预兆的情况下,体验到宇宙中最极致的终结。

四、科学幻想的边界:

需要强调的是,在我们的物理学理论框架内,一个宏观物体要达到接近光速的动量,所需要的能量是天文数字,并且会产生极其严重的副作用,比如会扭曲时空。如果说有什么东西能以接近光速的速度运动,那更可能是光子本身,或者是一些极端宇宙现象(比如某些黑洞喷流的组成部分)。一个“风”——即大量粒子的集合——要达到这种速度,需要一个我们目前无法想象的、超乎常规的能量来源和加速机制。

所以,“被风刮到接近光速”更多地是在挑战我们对现实的理解。如果真的发生了,那不是一次“被刮到”,而是宇宙力量一次彻底的、终极的“清理”。你不会被刮到,你只是不复存在了,你的构成物将以超越想象的速度,融入到宇宙的某个角落。这是一种从存在到非存在的、瞬间的转变,比任何科幻电影里的情节都要来得更为彻底和悲壮。

网友意见

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有兴趣的朋友可以去百度一下:风能公式。

风能与风速的立方成正比!

立方什么概念?

你今天给我2块钱,明天给我8块钱,按立方给一个月,我就是宇宙首富了!

而平时风速,台风也不过30m/s,这要突然换成30万公里/s,这一股风所含的能量,大约可以把宇宙毁灭了。。。

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且不说这些粒子突然获得如此高的能量会发生什么变化,只考虑流量就会知道,你会直接蒸发,不会有任何痛感(因为风的速度远远比电化学信号传导快),然后剩下的分子因为周围的高温发生电离。

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被刮到,铁定是死了。不过为了让人死得明白,咱们得说下“接近光速的风”是啥概念。先放结论:

  • 当风的速度是光速的0.999999991倍时,那这阵风中的质子的能量,与LHC加速所产生的质子束相当,也就是7 TeV。
  • 其密度,大概是LHC质子束的10的三次方以上,也就是至少千倍于LHC对撞点位置的束流密度。
  • 被刮到会死,但走得很安详,安详到连渣都不剩。

提到接近光速,那就不得不提欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)。其中的质子束,有着人类目前加速粒子达到的最大速度,也就是光速的99.9999991%。然而,只有速度是不够的,为了对撞实验,必须尽可能地将质子束聚拢,增加其对撞时的密度。只有这样,才能确保有足够的质子发生碰撞,产生人们感兴趣的新现象。所以,在所有的对撞实验中,包括LHC,有着各类聚焦磁铁,将带电粒子聚集,压缩束团的体积。下图就是LHC的两束质子束流,在碰撞点附近的尺寸变化。最终,束流的直径会被压缩到64微米,大概是一根头发的直径。

LHC每25纳秒进行一次对撞,其中每个束流有10的11次方量级的质子。听起来是不是很致密的感觉?然而,空气的摩尔体积是22.4升每摩尔,一摩尔有6.02乘10的23次方。换算一下,就是每立方微米有2.7乘10的7次方个气体分子。如果将束流的体积,近似看作是64微米边长的立方体,那以空气的密度,在这个立方体中就会有7乘10的12次方个气体分子。而空气的平均分子量是28.8,所以还要再乘上这个数值。最终可以得出,同样体积下,空气有10的14次方量级的核子,且更“可喜”的是,风是持续的。

接下来,咱们就从LHC的7TeV质子,来聊下这阵风的能量有多可怕。上图是我去年在Geant4模拟中,得到的7TeV质子在水中的能量沉积。可以看到,7TeV的质子并不能有效穿透25米深的水。且在最初的30公分内,其所沉积的能量,约占总能量的0.03%,也就是留下GeV级别的能量。也就是说,如果LHC的一束质子,打在人身上,大概有0.03%的能量会留下

这么说可能有的知友还是没有概念,那我们换一种方式。下面是对LHC质子束较为具象的表达[1]

Each beam contains 280 trillion protons with the combined energy of a high-speed train going 200 kilometers per hour, squeezed into a stream much thinner than a human hair.
每个束流有两千八百亿个质子,其动能相当于一辆时速200公里的高速列车,且被压缩到比人类的头发还要细小的尺寸。

也就是说,三千多个LHC质子束,可以在头发丝截面大小的面积上,留下200公里高速列车的动能。巧了,我们的接近光速的风,其密度刚好就是千倍于LHC质子束。假设被这阵风吹拂了一秒钟,那相当于,你的一个毛囊,持续抵挡住时速200公里高速列车的四万六千八百四十二亿次撞击。而且,不幸的是,你全身都是这样的毛囊

这种瞬间挫骨扬灰的死法,可比琦玉老师的认真一拳,还要来得猝不及防。

参考

  1. ^Protecting the LHC from itself https://www.symmetrymagazine.org/article/december-2007/protecting-the-lhc-from-itself
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你先别接近光速,我给你看看仅仅十几倍声速的气流有多厉害。

容我摆两个公式(假设气流性质不变,即比热比 和气体状态不变):

是说马赫数为Ma(声速的倍数)的气流迎面而来你感受到的压力(总压), 是实际压力

是说马赫数为Ma(声速的倍数)的气流迎面而来你感受到的温度(总温), 是实际温度

我们用这么两个标准来对比感受到的压力和温度:

压力用100公斤从20米落下0.01秒内速度降为0接触面积1平方毫米的铡刀落到人身上感受到的压力来衡量。通过计算它的压力有两千亿帕斯卡

你可能猜出来了,它就是下面这个的pro-pro-pro版:

那么温度呢?

我们用太阳表面温度6000K来作比较。

结果

压力算出来大概是这样,那么你被pro-pro-pro断头台当韭菜切的速度大概是多少呢?

不到18倍的声速,大概是光速的0.00002076。

温度算出来大概是这样:

所以你要像川皇一样登日,拿十倍声速的风吹吹就可以了。

那么问题来了,被高温快刀切得渣都不剩还不够么要光速……

有时候,还是要对自己好一点。

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