一根针以光速撞击地球会造成什么后果？

宇宙中充斥着各式各样的危险，对于地球而言，最直接的威胁就是小天体的撞击。在太阳系中存在着大量的对地球不怀好意的小天体，稍不注意它们就可能会狠狠地向地球撞来。

我们都知道，小天体撞击地球的威力是非常巨大的，例如在大约6600万年前，一颗小行星在撞击地球后，就直接将恐龙从地球上抹掉了，为什么它们会具有如此威力呢？答案就是它们的速度很快，一般来讲，这些小天体速度都可以轻松地达到每秒钟数万米，因此它们都具备了巨大的动能。

通过动能公式 Ek = 1/2 x mv^2（其中m代表质量，v代表速度）我们可以看到，虽然质量和速度都会影响物体动能的大小，但速度对动能的影响明显要大得多。这不禁让人好奇，假如一个质量很小的物体以极快的速度撞击地球会怎么样呢？具体点讲就是，一根针以光速撞击地球会造成什么后果？下面我们就来讨论一下。

光速是已知的，一根针的质量我们可以将其设为0.2克，根据上述的动能公式我们可以计算出，这根针具备了大约9万亿焦耳（9 x 10^12J）的动能，这看上去好像很厉害，但实际上其威力却远远不及一次核爆，例如当年的“小男孩”核弹就释放了大约63万亿焦耳（6.3 x 10^13J）的能量。

再说了，地球还有大气层的保护，可以想象的是，在这根以光速运动的针进入大气层的一瞬间，就会像流星一样因为高温而解体，其具备的动能也就只能释放在地球大气层的顶端。由此我们似乎可以推测出，就算一根针以光速撞击地球，它也不会对地球造成什么影响。

然而爱因斯坦的理论却告诉我们，上述的推测是错误的，原因有二，第一：凡是具有静质量的物质都不可能被加速到光速，最多只能无限地接近光速；第二：当一个物体的速度接近光速时，其相对论质量就会变得非常大，因此必须用相应的公式来进行计算这个物体的动能（如下图所示，其中m0为物体的静质量，v为物体的速度，c为光速）。

从上面这个公式中我们可以看出，当一个物体的速度在不断地接近光速时，其动能也会随之指数级地增加。

需要指出的是，该公式早已被科学家们观测到的大量现象所证实，最有意思的例子就是在1991年的时候，犹他州大学的高分辨宇宙粒子探测器发现了一个速度极高的粒子（很可能是一个质子），其速度达到了光速的99.99999999999999999999951%，研究数据表明，该粒子的能量高达30×10^20eV，相当于一个以每小时100公里的速度飞行的棒球所具备的动能。

考虑到针是具有静止质量的物体，因此这根针的速度就只能无限地接近光速，而不能以光速撞击地球，于是我们就只能将问题修改为：一根针以无限接近光速的速度撞击地球会造成什么后果？

理论上讲，这根针撞击地球时的情况大致可以分为三种，第一是在大气层中因为高温而解体，其能量会释放到大气层中，而其中的一部分将直接击中地球，第二是撞击到地球表面，地球将承受其全部的能量，第三是直接穿过地球，地球也只承受一部分能量。

根据爱因斯坦给出的公式，我们可以清楚地看到，当一个物体的速度无限接近光速时，其动能也会随之无限地增加，显而易见的是，当这根针撞击地球的时候，也就具备了无限的能量。因此可以说，不管是上述的哪一种情况，这根针都会将无限的能量释放到地球上（因为无限的能量无论怎么分都依然是无限），其后果就是地球在瞬间灰飞烟灭。

当然了，宇宙中是不可能存在所谓的“无限能量”的，因此这种情形只可能存在于我们的想象中。值得一提的是，地球的引力结合能大约为2.25 x 10^32焦耳，一旦地球承受的外来能量超过这个数值，组成地球的物质就会分崩离析，并且再也不会凭借引力而凝聚起来，大家有兴趣的话可以亲自算一算，当这根针的速度达到多大时就可以具备这么多的能量？