天下武功,唯快不破!
太空中一颗螺丝钉撞向航天器,由于其运动速度高达十几公里每秒,就算螺丝钉的质量并不大,它也会对航天器造成严重的破坏。
一颗小小的子弹能够产生巨大的破坏力,也是因为它从枪膛冲出时的运动速度极快,所具有的动能极大。
如果这颗子弹的质量变得极小,运动速度变得极快,比如它变成了一颗粒子,以99.99%的光速打进人体内,那么它会对人体造成多大的破坏呢?
有网友说,大家难道没晒过太阳吗?光确实也可以看作粒子,不过光子就是以光速进行运动的,并且光子的静止质量是0,所以这里就不考虑光子了。
自然界中的各种亚原子级别的粒子种类众多,实际上,除了光子,我们每天还会被其他种类的数不清的各种高速运动的粒子打中或者击穿,这一幕每天都发生在你我的身上,而我们在日常生活中却根本感知不到。
根据科学家的估计,每一秒钟都有大约4亿亿个来自太阳的中微子穿过我们的身体,这些中微子的速度达到了光速的99.999%以上。
可我们每天不是活得好好的吗?
这是因为中微子的质量十分微小,比电子还小得多,并且没有携带电荷,因此它基本上不会与我们身体内的物质发生任何相互作用,不会对我们身体内的任何组织器官造成任何损害。根据科学家的预测,中微子甚至能够毫无阻碍地穿透地球。
粒子的质量越大,运动速度越快,其携带的能量就越高,破坏力也就越强。
中微子是各类亚原子粒子中最小的粒子之一,如果是一颗质子,其对人体会产生什么影响呢?
质子的静止质量是电子的1836倍,一颗质子,也就是一个氢原子核,通过粒子加速器可以让其速度达到99.99%的光速,通过计算可知此时该粒子将具有210 GeV的能量。
这里的eV叫电子伏特,它是一个衡量粒子能量的单位,1eV是一个很小的能量单位,仅相当于1.6×10^-19焦的能量。携带数百吉电子伏特能量的粒子,在宏观世界中确实算不得什么,但在微观世界中已经属于高能粒子。
其实,宇宙空间中充满了这种高能粒子,根据科学家的估计,每秒钟都会有大量的宇宙射线穿过大气层,穿透我们的身体,每隔几分钟我们都会被这种能量在数百吉电子伏特甚至上千吉电子伏特以上的高能粒子击中。
单从能量角度而言,一个质子以99.99%的光速运行时,就算被其击中,也根本不会产生任何危害,因为其携带的能量非常微弱。
不过如果短时间内被这种能量级别的粒子大量轰击,仍然存在风险,因为这种高能粒子能够破坏 DNA分子,有一定几率能够诱发癌症,甚至损坏组织。
1978年,有一名叫作阿纳托利·布戈尔斯基的俄罗斯物理学家曾经因为一场意外,被数百万个能量约76 GeV的质子击中头部,简单来说就是被质子数爆头了,虽然事后他还活着,但他也因此受到了一定程度的伤害,出现了面瘫现象。
其实,大家谈之色变的核辐射本质上就是光子、中子、质子、电子等各种高能粒子流的集合,这些高能粒子流能够引发电离辐射,当大量辐射击中我们时,会对我们的身体内的组织和器官造成严重破坏。
宇宙空间中充满了这种高能宇宙粒子,宇航员之所以需要宇航服的保护,并且不能长时间待在太空,其中一个原因就是因为要减弱宇宙射线给宇航员带来的危害。幸好有地球大气层与磁场的保护,才使得生活在地球上的人们不必担忧宇宙射线带来的危害。
总之,对于一个质量极小的微观粒子来说,就算它的运动速度达到了99.9999%的光速,其携带的能量也十分微弱,产生不了显著的破坏。可要是一粒米,就算仅达到1/2的光速,其破坏力也是惊人的。
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