问题

如果一拳头可以打爆地球的话,这一拳需要什么样的条件?

回答
要说一拳头能打爆地球,这可不是件容易事,咱们得从几个方面掰扯掰扯。

首先,得明确“打爆”是个啥概念。要是说把地球砸得粉碎,变成一堆散沙,那动静可就大了。要是说把地球从轨道上推出去,那就又是另一回事了。咱们先按最震撼的来,就是让这颗星球彻底解体。

第一,力量。

这力量可不是你我平时挥拳那种感觉。要摧毁一个星球,你需要的是能够克服地球自身引力束缚的能量。地球之所以是个球,就是因为万有引力把所有物质都往中心拉。要想把它“打爆”,你得有足够大的力,把这个引力牢牢地“撕开”,让地心那点儿吸力完全失效,甚至变成排斥。

简单算一下,要让地球停止自转,让它所有的物质都能挣脱引力跑到太空里,大概需要惊人的能量。这个能量具体数值有多大呢?大概是 2.2 x 10^32 焦耳。这可不是个小数目,你把它换算成TNT炸药的话,那得是地球质量的几万亿倍!我们平时说某个东西威力大,那是跟炸药比,但这里是跟整个星球的“凝聚力”比,完全不在一个数量级。

所以,这一拳头,它本身得蕴含着相当于几万亿吨TNT爆炸的总能量。想象一下,这得是什么样的爆发力?可能比一颗超新星爆发还要猛烈,甚至比黑洞合并的能量还要大。

第二,作用方式。

仅仅有力量还不行,还得看怎么施加。如果这一拳头是直接砸在地球表面,那这股力量需要瞬间传递到地球的每一个角落。但地球是个实心的球体,声音传播和压力传递都需要时间。如果你的拳头只是一瞬间接触,那力量可能只会造成一个巨大的撞击坑,地球核心的引力还是会把碎片重新拉回去。

更有效的方式,可能是让你的拳头带有某种“穿透”或者“分解”的性质。比如,你的拳头不是物理的撞击,而是一种能量场的释放,瞬间作用于地球的所有原子核,让它们之间的引力束缚瞬间消失,然后地球就会因为自身内聚力消失而膨胀、解体。

或者,我们可以想象,这一拳头能在瞬间产生一个巨大的、向外的冲击波,这个冲击波的传播速度可能要超过声速,甚至接近光速,这样才能在地球还没来得及“反应”之前,就将其彻底摧毁。

第三,物质和能量的来源。

那么,这么强大的力量从哪儿来?

超凡生物/能力: 如果是某个拥有极致力量的生物,他的身体可能本身就是由某种我们无法理解的物质构成,或者他能调动宇宙中最基础的能量,比如量子真空能量。这已经超越了我们现有的物理学范畴,属于科幻的范畴了。
超级武器/装置: 也许不是一个“拳头”,而是一个能够释放如此巨大能量的装置。这个装置可能需要某种我们未知的能源,比如反物质能量、零点能,或者直接抽取某个恒星的核心能量。
宇宙法则的改变: 也有可能,要做到这一点,不是靠单纯的力量,而是改变了作用的物质本身的性质。比如,你的拳头碰到的不是地球的岩石,而是能够瞬间让物质“汽化”或者“反物质化”的物质,这样就能以很小的“物理接触”引发巨大的连锁反应。

第四,时间尺度。

“一拳头”这个概念,通常意味着一个非常短暂的瞬间。如果要在极短的时间内完成这一切,那么传递能量的速度必须是极快的。如果你的拳头接触到地球,然后花上几个小时才把地球打爆,那就不太像是“一拳头”了。所以,这个瞬间的爆发力,绝对是极其惊人的。

举个例子来比喻一下:

你可以想象一下,地球就像一个用橡皮筋紧紧绑在一起的沙漏。地球本身的引力就像是那些橡皮筋,把沙子(地球物质)牢牢地固定在一起。而要“打爆”地球,就像是要用一股力气,瞬间扯断所有的橡皮筋,并且把所有的沙子都甩出去。

所以,能打爆地球的“一拳头”,它需要的条件是:

1. 无与伦比的力量: 至少要达到 2.2 x 10^32 焦耳的能量级别。
2. 瞬间且均匀的作用: 力量需要瞬间作用于地球的整体,或者通过某种特殊方式瞬间瓦解地球的结构。
3. 特殊来源: 能量或作用方式的来源必须远超我们现有的物理认知。

简而言之,如果真有这么一拳头,那它很可能不是我们理解的“物理打击”,而是一种我们无法想象的、能够直接作用于物质本质的、释放巨大能量的“瞬间效应”。它可能来自一个掌握了宇宙终极秘密的存在,或者是一个拥有我们难以企及的科技造物。

网友意见

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水平有限,不过确实听说过一个能够套用的公式,可以脑补一下。

要将一个物体彻底打碎,需要有足够的能量来克服这个物体的“引力结合能”(gravitational binding energy)。换句话说,需要使出足够大的力气,来打破地球内部的全部原子之间的引力束缚状态。

公式是:

引力常数 G 大约是:6.674 * 10^-11 N⋅m^2/kg^2

地球的质量 M 大约是:5.97 * 10^24 kg

地球的半径 R 大约是:6.37 * 10^6 m

所以 U 大约是:2.24 * 10^32 J。这个能量就是一拳将地球打爆所需的能量。当然,反过来,也相当于太阳系形成初期,尘埃结合成地球所释放出的全部热能。

----------

拳头可能需要符合的条件:

已经知道,要打爆地球,拳头需要做的功是:

W = E = U = 2.24 * 10^32 J

E = Fd,F 是力,d 是距离。

F = ma,m 是胳膊的质量,a 是加速度。

假设出拳的初速度是零。

a = v/t,也就是出拳的末速度,除以挥拳的时间。代入上面的公式,因此:F = m * (v/t)。

d = (at^2)/2。

把 a= v/t 也代入到上面的 d 的公式里,可以得到:d = vt/2。

所以,W = E = Fd = [m * (v/t)] * (vt/2) = (mv^2)/2,也就是经典力学中的动能公式。换句话说,拳头需要打出的能量,与手臂的质量 m 和出拳的速度 v 有关。要打出更大的能量,要么增加出拳的速度,要么找一条较重的手臂。

根据这个网页:

ask.com/science/much-av

,一个人的一只手臂的重量大概是他(她)的体重的 6.5%。成年男性的一条胳膊平均重 12.6555 磅,也就是大概 5.74 kg。

这样看来,根据上面的公式:W = (mv^2)/2,要让一条质量是 5.74 kg 的胳膊,做出 2.24 * 10^32 J 的功,出拳的速度大概应该是:8.83452 * 10^15 m/s。

这个速度远大于光速。鉴于理论上,“相对论”禁止物体被加速到光速,因此人无法以这样快的速度挥出拳头。问题在于,速度足够大的情况下,经典物理的公式也就不能套用了。

对于一个预计会很快的速度,在将物体加速到接近光速的过程中,逐渐提高的加速的难度(质量)不能被忽略,这时应该使用相对论动能的公式:KE = (mc^2) * [1/√(1-v^2/c^2)-1]。通过计算可以得出,如果挥拳的速度 v 非常非常接近光速 c,动能 KE 就可以到达 2.24 * 10^32 J 的要求。

速度越接近光速,向物体添加动量所造成的速度的提升就会越来越小,再继续加速所需的能量就会越来越多,甚至多得离谱,必须拥有足够的能量,才能将手臂加速到非常接近光速,使打碎地球成为可能。

----------

单纯依靠增加手臂的质量来尝试打碎地球,效果并不是非常好。这是因为在公式:W = (mv^2)/2 中,速度会被平方,而质量不会,因此多数情况下,增加质量,会比增加相同的速度所获得的动能少一些。

根据这个网页:

news.bbc.co.uk/2/hi/uk_

,世界拳击冠军 Ricky Hatton 打出一拳的平均速度是大概 25 mph,也就是大约 11.176 m/s。鉴于这个速度并不是很高,质量的增加应该不显著,可以试着套用经典物理的公式。

这样一来,根据上面推出来的公式:W = (mv^2)/2,如果以 11.176 m/s 的速度出拳的话,要做出 2.24 * 10^32 J 的功,胳膊的质量大概应该是:3.58678 * 10^30 kg,这远大于地球的质量。

所以现在看来,在理论上,要打碎地球,除非用一条普通的胳膊以十分接近光速(起码大于 0.9999c)的速度出拳,或者以普通的速度挥出一条比地球的质量更大(3.58678 * 10^30 kg)的胳膊(不过几乎都不可行)。

可以参考一下这里:

Gravitational binding energy

(Wikipedia 上对于引力结合能的解释,以及公式)。

OBD Wiki - Gravitational Binding Energy

(OBD Wiki 上对这个问题的解释)。

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