Что будет, если рублевая монета врежется в Землю со скоростью 99% от скорости света?

Ничто, обладающее массой, не может двигаться со скоростью света, поэтому в данном мысленном эксперименте берем 99% от нее. Также условно представим, что монета при вхождении в атмосферу не будет разрушена и достигнет поверхности Земли.

На первый взгляд ничего серьезного произойти не должно, ведь речь идет о предмете массой всего около трех граммов. Но при скорости, близкой к скорости света, обычная формула кинетической энергии уже не работает: здесь нужно учитывать релятивистские эффекты.

И результат такого столкновения был бы ужасающим.

Рублевая монета, летящая со скоростью 99% от скорости света, имела бы энергию около 1,64 × 10^15 джоулей. Это примерно 392 000 тонн в тротиловом эквиваленте, то есть около 392 килотонн. Для сравнения: мощность атомной бомбы "Малыш", сброшенной на Хиросиму, составляла около 15 килотонн — примерно в 26 раз меньше.

Так что рублевая монета, ударившаяся о поверхность Земли с такой скоростью, не просто оставила бы небольшой кратер. Она сформировала бы крупное ударное образование, вызвала мощную ударную волну, яркую вспышку, выброс вещества и разрушения на огромной площади.

Этот мысленный эксперимент хорошо показывает, насколько обманчивой может быть масса. При падении с обычной скоростью, привычной нам в повседневной жизни, рублевая монета максимум звякнула бы о землю. Но при разгоне до околосветовой скорости энергия ее движения превращается в чудовищную силу.

В ускорителях заряженных частиц, таких как Большой адронный коллайдер, протоны или ядра разгоняют почти до скорости света. Когда они сталкиваются, энергия высвобождается, рождая новые частицы, изучение которых позволяет проверять и уточнять наши теории. Но в случае с коллайдером речь идет о микроскопических частицах, масса которых ничтожна, поэтому даже огромная по меркам физики энергия остается управляемой для установки и не представляет опасности.

С макроскопическим объектом все иначе. Чем больше масса, тем чудовищнее становится цена разгона. Если бы мы решили отправить к звездам аппарат массой около тонны, что совсем немного для космического зонда, то для разгона до 99% скорости света в идеальных условиях потребовалось бы около 550 эксаджоулей энергии. Это сопоставимо с годовым энергопотреблением всего человечества. И это только идеальный минимум: без учета потерь, реальной эффективности двигателя и того, каким способом такую энергию вообще удалось бы передать аппарату.

По мере приближения к цели зонд нужно было бы еще и затормозить. В космосе нельзя просто нажать на педаль, как в машине: чтобы остановить объект, летящий с околосветовой скоростью, нужно куда-то передать всю его колоссальную кинетическую энергию.

Так что организация подобных научных миссий упирается не только в отсутствие технологий, но и в энергетику: разогнать невероятно трудно, затормозить — почти так же трудно, да и взять энергию для всего этого просто неоткуда.

Читайте также:

• Инопланетяне, возможно, уже знают о нашем существовании.
• Научно-технический прогресс, инопланетные зонды, скорость и время.
• Вероятно, инопланетяне не связываются с Землей, так как не видят признаков разума.

Почему ядро Земли не расплавило планету?

К сожалению, мы никогда не достигали ядра Земли (и, скорее всего, никогда не достигнем), но мы многое знаем о его строении, так как располагаем замечательной наукой под названием сейсмология, а также данными гравиметрии, геомагнетизма, геохимии и лабораторных экспериментов при экстремальных давлениях.

Помимо этого, часть важных знаний о внутреннем устройстве нашей планеты мы получили благодаря подповерхностным ядерным испытаниям в период Холодной войны, которые снабдили ученых "спровоцированными" сейсмическими сигналами.

Сегодня мы можем с уверенностью сказать, что внешнее ядро Земли расплавлено, а внутреннее — твердое. Кроме того, исходя из наших знаний о распространенности химических элементов во Вселенной и о том, что с ними происходит при определенных условиях, мы знаем, что ядро состоит преимущественно из железа, которое находится под гигантским давлением.

Имеющиеся данные указывают на то, что температура земного ядра составляет примерно 6 000 градусов (тут и далее температура в градусах Цельсия), что делает его даже горячее солнечной поверхности (около 5 500 градусов). От поверхности Земли ядро отделяют порядка 3 000 километров — если бы наше светило оказалось так близко, оно тут же бы испепелило планету.

Почему же тогда более горячее ядро Земли за 4,6 миллиарда лет не расплавило ни планету, ни ее обитателей?

Ядро изолировано от поверхности огромной толщей мантии, состоящей в основном из твердых горячих горных пород, которые "текут" (мантийная конвекция) со скоростью в несколько сантиметров в год.

Несмотря на огромную температуру ядра, тепло из глубин поднимается к поверхности крайне неэффективно, так как породы плохо проводят его, а перенос за счет медленной мантийной конвекции занимает колоссальное время. Поэтому в данном случае важна не только температура ядра, но и то, сколько тепловой энергии может быть передано наружу и с какой скоростью.

В результате до поверхности доходит слишком маленький "поток" тепловой энергии, чтобы прогреть всю планету до температур плавления: Земля просто медленно теряет тепло (оно уходит в космос), а не "закипает" изнутри. При этом мантия не "плавится снизу" так, чтобы расплав постепенно поднимался все выше. В глубине давление повышает температуру плавления пород, поэтому даже при высоких температурах нижняя мантия в основном остается твердой. А там, где расплав все же появляется, он обычно не накапливается: поднимаясь, он попадает в более холодные области и частично кристаллизуется. В итоге в недрах Земли не существует "роста" океана расплава снизу вверх — возникают лишь отдельные зоны частичного плавления.

Искра бенгальского огня может иметь температуру в 1 500 градусов, но если она случайно попадет в вас, то вы, скорее всего, даже не почувствуете этого. А вот погружение в ванну с кипятком (каких-то 100 градусов) стало бы фатальным для большинства обитателей Земли, потому что у воды большая масса и теплоемкость — она успевает передать много энергии.

Тот же принцип и с Землей: "печка" спрятана очень глубоко, и тепло наружу просачивается постепенно — через конвекцию в мантии и теплопроводность пород. Поэтому планета не плавится, а медленно остывает.

Куда исчезают фотоны, когда гаснет свет?

Пока горит лампа, она непрерывно "насыщает" комнату новыми порциями фотонов. Они разлетаются в разные стороны, врезаются в стены, потолок, пол, мебель и другие предметы интерьера, многократно отражаются, теряют энергию и рассеиваются.

При каждом таком контакте с объектами часть света в итоге поглощается материалами — и энергия фотонов переходит в тепло, пусть и в совершенно ничтожных, но измеримых с высокой точностью количествах.

Если источник света работает постоянно, то это поглощение незаметно: лампа компенсирует потери новым потоком фотонов. Но стоит выключить свет — подпитка прекращается. Те фотоны, что уже находились в комнате, продолжают свой "пинг-понг" между поверхностями, однако очень быстро перестают быть видимым светом.

Из-за огромной скорости света этот процесс идет крайне стремительно: из одного конца комнаты в другой фотоны добираются за наносекунды (миллиардные доли секунды), а затем за микросекунды (миллионные доли секунды) подавляющее большинство из них поглощается. Невооруженным глазом человек не способен воспринимать столь короткие интервалы, поэтому нажатие на выключатель приводит к субъективно мгновенной темноте.

Куда девается энергия? Она распределяется по всем поверхностям в виде тепла. Это легко установить в рамках простого эксперимента, поднеся включенную лампу — особенно накаливания или галогенную — близко к поверхности стола.

Довольно быстро освещенное место станет теплым, так как часть энергии света на малой дистанции эффективно поглощается и превращается в нагрев. В обычных условиях, когда площадь комнаты относительно велика, этот вклад слишком мал, чтобы его можно было ощутить, но приборы высокой чувствительности без проблем его регистрируют.

А вот в космосе все иначе. Вселенная — это доминирование пустоты. Поэтому фотоны, испущенные тем или иным источником, способны мчаться по вакууму миллиарды лет, пока не встретят газопылевые облака, планету или детектор, созданный любознательными учеными.

Эйнштейн и черные дыры

Общая теория относительности, сформулированная Альбертом Эйнштейном в 1915 году, предсказывала существование объектов, способных искривлять геометрию пространства-времени настолько, что ничто, упавшее в эту область, не способно вырваться наружу. Однако сам Эйнштейн скептически относился к этой идее, считая, что столь аномальные объекты просто не должны существовать в нашей реальности. Он называл их математическим курьезом, артефактом теории, но никак не физическими объектами.

В 1939 году он даже опубликовал статью, в которой пытался доказать, что "черные дыры" не могут сформироваться во Вселенной. Для Эйнштейна эти гипотетические объекты были слишком экстремальными, слишком... абсурдными.

Но Вселенная оказалась смелее физика. В 1964 году рентгеновский телескоп, направленный в сторону созвездия Лебедя, выявил крайне мощный источник излучения неизвестной природы. Нечто, удаленное примерно на 7 000 световых лет от нас, получило название Лебедь X-1 (Cyg X-1).

Через шесть лет астрономы установили, что имеют дело с двойной системой, где видимая голубая сверхгигантская переменная звезда вращается вокруг невидимого компактного, но очень массивного объекта. Масса этого объекта (примерно в 21,2 раза больше массы Солнца) оказалась слишком большой, а размер при этом слишком малым, чтобы его можно было классифицировать как какую-либо "нормальную" звезду или любой другой вероятный объект, кроме черной дыры.

К 1990 году накопленный объем данных позволил ученым заключить, что Cyg X-1 — черная дыра. Теория перестала быть абстракцией на бумаге и превратилась в наблюдаемую реальность. Эйнштейн был прав в уравнениях — но ошибался в скепсисе.

Разговор о влажном

Тупительниншна.

Наш писькин уважаемый доктор обнаружил интересное физическое явление и требует разобраться.

Штош...

Ну это ж самое оно, чего снгодня не хватало😏. Царский вопрос. Подвиньтесь.

Классическая физика — это как советский госплан. Всё предсказуемо. Шаррик катится по наклонной плоскости — мы знаем, куда он приедет и с какой скоростью. Это мир макрособытий, где у всего есть причина и следствие, где можно тыкать пальцем и говорить: «Вот хуй, а вот — потыканый хуй». Проще пареной репы.

А потом приходят кванты. И это — не госплан. Это — цыганский табор с доплеровским эффектом на выезде. Это мир, где частица — это не шарик, а состояние ебала и психики вселенной. Она и здесь, и там, и немного вчера, и чуть-чуть в параллельном кармане. Пока ты на нее не посмотрел и, прости господи, не потыкал, т е. провзаимодействовал.

Вот этот «квантовый член», как изволил выразиться Пётр, — его «рисунок» — это не рисунок в смысле «ваза с цветами». Это хуже. Это следы пьяного великана на мокром песке. Мы видим отпечатки, впадины, какие-то намёки на структуру. Мы можем даже посчитать их вероятность, описать математикой, от которой у нормального человека встанут волосы и поползет шкурка. Но мы не видим самого великана. Мы не знаем, какого он роста, почему он пьян и зачем он вообще тут топчется.

Смысловая природа этого всего... Блядь. Она не в том, чтобы «объяснить». Она — в том, чтобы сломать тебе мозг о сам факт своего существования.

Смысл квантового члена — в его принципиальной, фундаментальной, божественной неопределённости. Он не «или-или». Он «и-и». Частица — это волна, пока ты не посмотрел. А посмотрел — стала частицей. Ты, блять, своим взглядом её определяешь. Ты соучастник. Ты не наблюдатель, ты — соавтор этого пиздеца.

Это как если бы писатель садился за стол, не зная, что он напишет. И буквы на листе проявлялись бы только тогда, когда ты начинаешь читать. И от того, как ты читаешь — вдумчиво или по диагонали — зависело бы, получится ли трагедия или комедия. А может, и вовсе инструкция как собрать троллейбус из буханки хлеба.

И этот «рисунок» — эти вероятностные облака, эти перепутанные состояния — это и есть самый честный портрет реальности. Не твёрдый, предсказуемый мир камней и столов. А мир-нарратив. Мир-возможность. Мир, который дышит, колышется и принимает окончательную форму только в момент нашего вопрошания.

Так что, когда ты смотришь на эти формулы, на эти графики — ты смотришь не на описание мира. Ты смотришь в зеркало. Ты видишь отражение собственного сознания — такого же размазанного, вероятностного и неопределённого, которое в момент вопроса к миру — вынуждает мир дать ему чёткий, однозначный и, скорее асего, совершенно случайный ответ.

Квантовая физика — это не физика. Это самая глубокая лирика, написанная на языке математики. Это поэма о том, что реальность — это не факт. Это — диалог. И в этом диалоге мы — не просто слушатели. Мы — те самые хуёвые квантовые члены, которые своим существованием задают вселенской хуйне её единственно возможную, хоть и временную, форму.