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假设以接近光速飞行在宇宙中,不会因为撞到宇宙中的某些物质而被摧毁吗?

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online_member 发表于 2018-6-13 12:10:11 | 显示全部楼层
说恒星很少就不会撞上是有问题的。
正确的简单碰撞概率估算方法如下:
飞船一秒30w公里
小行星一秒15公里左右。速度相差两万倍。单位时间内扫过体积也就相差两万倍。
所以想知道飞船飞100光年(从地球人看来得实实在在飞100年)撞上东西的概率,找一些截面差不多大的小行星,数一下它们最近200万年被多少大大小小的东西撞过的疤痕就知道了。飞船如果要飞10000光年,那就要看小行星2亿年内撞了多少东西(几乎是必被撞的吧,好像没见过无疤小行星)。


真实的飞船撞上东西的概率比这个估计值还要高。因为小行星可能撞上某些相对速度很低,或者很小的东西没留疤痕。飞船撞上一个指甲盖也是惊天动地的级别。
online_member 发表于 2018-6-13 12:10:11 | 显示全部楼层
这个问题很有意思,很多回答基本是定势思维。

首先,怎么定义“撞”这个动作,事实上绝大多数情况下(哪怕是地球上),物质不可能撞上。有人说不对啊!每天都有车祸,哪不可是撞上吗?其实从微观考虑,撞上不是汽车,而是场。从最微观谈起,两个原子核,都带正电,基本不可能撞上,如果真撞上了,那就是大家所熟知的核聚变。

其次,不知有没有计算过一般物质(比如铁板)加速到接近光速,物质本身有什么变化,这种变化会使撞的可能性变大还是变小。根据狭义相对论,物体速度越大,质量也越大,那么分子间的万有引力也越大,结果会导致分子间距离缩小,结果物质密度也越大,打开脑洞想想,密度达到一定程度会怎样,是否还惧怕一般的撞击。

当然,这里面还有很多问题,比如加速的过程,根据广义相对论,会使场产生扭曲,等等这样问题,太复杂,我一时半会也没想明白。但是绝不是有些回答哪种类比地球上汽车撞车这么简单。
online_member 发表于 2018-6-13 12:10:11 | 显示全部楼层
回答说宇宙很空不会相撞的童鞋,难道忘了流星雨和月球上的环形山?

1. 宇宙很空吗?
恒星/星系密度低,但是小行星、碎片数量大。运气不好还是会撞上的。
/* 更新:可以随手找个在空间中飞行的小行星照片,都是布满陨石坑的:http://www.guokr.com/blog/410664/ 小行星虽然体积更大、飞得久,但是光速飞船飞得快,扫过的面积大呀。
在本答案评论中按地球每年的流星数量、或是按月面环形山的数量来估算,结论一致:飞船还来不及离开银河系就会早早撞上一块石头。更不用说宇宙尘埃、粒子了。
*/

2. 宏观物体可以加速到接近光速吗?
可以。
银河系内有很多 hypervelocity stars 速度可以到 1000 km/s,是光速的 1/300。Wikipedia 说这样的星体的数量占银河系的0.000001%.
通过一些计算,物理学家推测也存在以接近光速飞行的星体,随手 Google 一下就有:http://www.wired.com/2014/12/superfast-stars-black-holes/
飞船或许可以通过某种方式成为它的卫星,就可以搭便车了。

3.  飞船/星体以接近光速飞行,撞上小行星/碎片了会发生什么?
核聚变爆炸。
可以参考 What-if 的第一期(http://what-if.xkcd.com/1),以 0.9 倍光速飞行的棒球打出去之后发生的事情。这里有 fall_ark 的翻译:http://songshuhui.net/archives/82932,把文中的棒球换成飞船与地球相撞,大约是这样的过程:
飞船与空气分子撞击,发生聚变结合在了一起,每一次这样的撞击都会引发一阵伽马射线和散射粒子的爆发。这些伽马射线与碎屑向四周迅速扩大,它们将周围空气中的分子扯碎、将原子核中的电子剥离,使得附近空气成为一个不断变大的炽热等离子泡。

这一系列持续进行的高热原子核能反应爆炸所产生的巨大能量将飞船的表面逐渐侵蚀,无数细小的碎屑开始向四周爆裂飞散,而这些碎屑又以极高的速度飞行,当它们与空气中的分子相撞时,又会引发两、三轮的聚变反应。直至将飞船分离殆尽,剩下一团呈子弹头形状的等离子云),以高速不断地在空气中撞出一条聚变反应的道路。这一切,大约发生在飞船到达后的第一个微秒(或稍长一点)。

如果你在周围观看这一事件,你首先将会看到的是一阵炫目的、远超太阳光芒的亮光,光芒在接下来的几秒钟内逐渐减弱,你将看见一团火球迅速变大并升空成为一团蘑菇云。再然后,在一阵巨响之后,冲击波到达了,沿途的一切无不灰飞烟灭。

所以问题的答案应该是,会很华丽地摧毁。

假设以接近光速飞行在宇宙中,不会因为撞到宇宙中的某些物质而被摧毁吗?166 / 作者:vsCnfaOT / 帖子ID:31059

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字数多就可以得高票么?
online_member 发表于 2018-6-13 12:10:11 | 显示全部楼层
我给你一个直观的视觉体验。
我用这个,space engine,含有人类发现的所有星体的数据的模拟器。
以太阳附近为起点,随便找一个方向,以1AU每秒的速度飞7秒。1AU每秒多少速度?
1AU=149597870千米 光速每秒299792458米,1AU一秒等于500倍光速。
因为知乎上传文件不能太大,我只飞了7秒。你可以看到,500倍光速飞7秒,等于光速飞了3500秒,一个小时。在浩瀚的宇宙当中,像什么都没发生过一样。
               假设以接近光速飞行在宇宙中,不会因为撞到宇宙中的某些物质而被摧毁吗?528 / 作者:philon / 帖子ID:31059                
               
https://www.zhihu.com/video/978409114137694208
                          用光速飞了1小时,回头看一眼太阳系,是这个情况
假设以接近光速飞行在宇宙中,不会因为撞到宇宙中的某些物质而被摧毁吗?604 / 作者:philon / 帖子ID:31059
online_member 发表于 2018-6-13 12:10:11 | 显示全部楼层
有这个可能性,但是以宇宙的空旷程度,只要不是自己作死,撞上东西的概率比飞机撞鸟会低很多的。

补充一下,安全性是可以为效率而妥协的,举个最简单的例子,如果所有汽车的极速都规定为40km/h,那车祸致死率肯定会低,但是这效率太低,所以我们不这样做。

安全性也许是最重要的,但绝对不是唯一。
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