先说答案:当筷子挨近光速飞行时,能够秒杀钢板,假如有无尽的能量,使筷子无限挨近光速,能够秒杀地球。
需求用到的理论:狭义相对论
速度的巅峰对决
1905年,爱因斯坦宣布了《论动体的电动力学》,其间提出了一个理论——《狭义相对论》,这个理论推翻了,或许说包含了牛顿大神的经典力学。在微观低速的情况下,经典力学是狭义相对论的近似解。
举例来说一下:
张三速度1m/s和李四速度2m/s,两人相向运动,问相对速度?
已知v=3m/s,u=3m/s
牛顿力学之下的伽利略改换求解: v‘ = v + u = 1 + 2 = 3 m/s
狭义相对论的洛伦兹速度改换核算:
光速c=3*10^8m/s,u分母近似于1,成果近似于3m/s
假如改成高速运动,张三、李四速度都为0.5倍光速,即0.5c
伽利略改换:v’ = 0.5c + 0.5c = c
洛伦兹改换:v‘ =(0.5c+0.5c) / (1+0.25)= 0.8c
可见在高速状态下,牛顿就不太好用了。在日常日子中,咱们很少能用到狭义相对论,相比较来说牛顿经典力学,胜在核算简略,微观低速也满足准确。可是一根日常的“筷子”,到达光速或挨近光速,这就涉及到高速运动了。
狭义相对论
很多人或许不解,为什么说爱因斯坦的《狭义相对论》就必定正确呢?这儿简略论述一下:
科学系统的自洽性、证伪性、重复性,都源于他方证明。爱因斯坦是依据惯性系和光速不变原理两个条件,推导出或许说是概括出了《狭义相对论》。这儿面争议最大的便是光速不变原理。
光速不变原理
它是指光在任何参照系下的速度都是光速自身。比如说你原地翻开车灯,发出去的光速度是c,当车以100m/s的速度行进时,再翻开车灯,我在旁边看到的,光的速度仍是c,而不是(100+c)。
牛顿以为时刻便是时刻,时刻永久都不或许变,就像一条匀速接连的长河向前消逝着,不会由于任何要素发作减速、加快、阻滞。空间便是空间,相同不会由于任何要素而改动,这便是牛顿的肯定时空观。在这样的时空观下,全部事物都是相对的,都有参照物,光速也不破例,而光是在一种叫做“以太”的介质中传达。
假如确认“以太”的存在,那么就呈现相对的问题,就像声响相对于空气,空气又相对于调查者。同理光就会存在相对速度,就像上面说的车100m/s行进,路人甲调查的到光速(100+c)
证明
而光速不变原理在爱因斯坦宣布《狭义相对论》之前,迈克耳逊---莫雷试验现已证明,特别搞笑的是,本来迈克耳逊和莫雷一向想证明的是“以太”的存在。
而光速不变原理也不是爱因斯坦提出来的,依据麦克斯韦方程,能够推导出真空中电磁波速c为常数。
而光也是电磁波的一部分,而且由麦克斯韦方程核算出的光速与试验测得光速是共同的,当然这儿面存在一些证明前后的逻辑,到底是先证明光是电磁波,仍是先证明速度共同就不要太纠结了,不管怎么这都表现了科学的自洽性。
假如说谁给了爱因斯坦启示,那要谈到洛伦兹这个荷兰物理学家。说洛伦兹现已把《狭义相对论》证明了一半也不为过。
洛伦兹在研讨电磁理论时,发现了牛顿力学与麦克斯韦方程存在着对立,伽利略改换所得成果与麦克斯韦方程所得成果不共同。所以洛伦兹运用了他高明的数学微积分推导出了一个新的改换公式——洛伦兹改换,而这套改换便是狭义相对论的根底。不巧的是洛伦兹也是“以太”说的拥护者,他不愿意打寒酸结构,所以成果了爱因斯坦。
以上是证明,狭义相对论与经典力学的联系,以及狭义相对性是正确的。
筷子好重
狭义相对论质增效应公式:
m0为物体的停止质量,m为物体的动质量
经过公式咱们我们能够知道当筷子速度v越大,越趋近于光速,那么筷子的动质量越大。
从上图可知,不管筷子速度怎么添加,都无法到达光速,光速是全部物质运动的极限,当筷子到达光速,分母为0,《狭义相对论》就失效了,这是不或许的。
击穿地球的能量
假如让一个人推一根筷子,谁都能够推进,可是跟着这个筷子的速度逐步添加,动质量也会增大,婴儿车渐渐就变成了小汽车、轮船、地球、太阳......到了最终连整个世界的能量都无法使其加快。
所需能量公式:
当根号下v无限趋近于光速,分母无穷小,所需能量无穷大。
所以假如有无穷大的能量,使筷子无限挨近于光速,即筷子所具有的能量就会无穷大。
运动的筷子所具有的能量
所以筷子能够击穿钢板,击穿地球。