假设以接近光速飞行在宇宙中,会不会因为撞到宇宙中的某些物质而被摧毁?
问题中提到的是接近光速飞行,那么有的答案用的牛顿力学的动能公式就是错的,正确的公式应该是狭义相对论的质能方程。E^2=P^2c^2+m^2c^4。E是能量,P是动量,m是静质量,c是光速。注意这个才是质能方程的标准形式,而你常看到的E=Mc^2是定义了一个随速度变化的动质量M。
用动质量说明这个问题就非常简单,狭义相对论告诉你M^2=m^2/(1-v^2/c^2),v是你的飞行速度。你的静质量m始终不变。
当v越接近光速c,公式右边分母就越接近0,那么你的动质量M就越趋于无穷大,能量E(完全表现为动能)也就越接近无穷大。
可怕吧?当你加速到接近光速飞行时,宇宙中任何一个之前和你相对静止的东西,会变得和你的相对速度也接近光速,那么你们在彼此眼中都是个动能趋于无穷大的家伙,一旦撞上就粉身碎骨。
其实在现代物理学里,已经很少使用动质量这个词,因为它和能量是等价的。一般提到质量二字,主要指的是静质量,即前面公式中的m,它是不随速度变化的。
所以可以用大家都习惯的公式E^2=m^2 c^4/(1-v^2/c^2)。这样更直观一些,相对速度v接近光速c,那么式子里面分母就接近0,而分子不变,于是彼此眼中能量就接近无穷大。
既然需要无穷大的能量才能达到光速,问题里这个假设就很难达到。大家可以带到公司里算一下。如果飞船的速度仅达到了光速的0.8倍,那么他需要动力推进的能量也大概是自己质量乘上光速平方的1.67倍,这是个非常大的数,靠任何化学燃料都是不可能实现的。