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0.9倍光速的棒球丟出去,會發生什麼?結果超震驚!(4P)

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發表於 2012-8-9 00:29:37 |訂閱他
網漫xkcd作者、前NASA機器人專家Randall Munroe最近在他的網站上開設了一個「來信侃」的問答欄目,專門回答一些奇奇怪怪的讀者來信問題,下面是該欄目的第一期:「如果將一枚棒球以90%光速的速度投擲出去,揮棒擊球時會發生什麼呢?」

當棒球遭遇相對論

如果將一枚棒球以90%光速的速度投擲出去,揮棒擊球時會發生什麼呢?
            - Ellen McManis
讓我們先把怎麼能讓棒球飛到如此高速度的問題擺在一邊。不妨假設投球隊員只是做了一次普通的投球動作,而當棒球離手的時候,它莫名地就加速到了0.9c。這以後的一切我們都按照正常的物理學規則來推演:

0.9倍光速的棒球丟出去,會發生什麼?結果超震驚!(4P)

▲投球前時速約128公里(左)投球後時速約972,043,776公里(右)

問題的答案是——「很多事」,所有事件都將在極短時間內發生,而且對擊球者(當然投球者也一樣)來說,不是很有益於身體健康。為了計算出結果,我拿來了一堆物理書、一個Nolan Ryan(知名投手)的投球模型、和一堆核爆測試的錄像帶。你接下來要看到的,就是以我的能力所能推演出的納秒級事件記錄——

由於球速太快,對球來說周圍的一切實質上可以被認為是靜止不動的,就連空氣中的分子也是一樣——空氣分子通常以每小時數百英里的幅度來回振動,但由於棒球此時的速度達到了驚人的每小時6億英里,所以對棒球本身來說,它們就像是凝結在了空中一樣。

「空氣動力學」在這種情況下根本不存在。在通常情況下,空氣會從運動物體的邊緣流過,但在這枚棒球前方的空氣分子們根本沒有時間讓開道來:球直直地衝撞過來,這一撞擊是如此猛烈,以至於空氣分子中的原子們乾脆就和棒球表面的原子們合在了一起——產生了聚變。每一次這樣的撞擊都會引發一陣伽馬射線和散射粒子的爆發。

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▲空氣和棒球產生聚變,幾乎達到真空狀態

這些伽馬射線與碎屑以投手丘為起點、呈泡狀向四周迅速擴大,它們將周圍空氣中的分子扯碎、將原子核中的電子剝離,使得球場內的空氣成為一個不斷變大的熾熱等離子泡。這個泡泡的外壁以幾近光速的速度向擊球者迎面壓去,速度比飛出去的棒球本身要快那麼一丁點兒。

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▲火球擴散中,投手消失中

在棒球前端不斷發生的聚變反應施加給棒球本身一個強大的反作用力,使球速減慢,就好比是一枚倒著飛出去的火箭尾部噴射出的氣流試圖把它往反方向推一般,不幸的是,棒球的速度實在是太快,就連這一系列持續進行的高熱原子核能反應爆炸所產生的巨大力量都完全不能讓它真的慢下來。不過,效果還是有的:棒球的表面被這些巨大的能量所侵蝕,無數細小的碎屑開始向四周爆裂飛散,而這些碎屑又以極高的速度飛行,當它們與空氣中的分子相撞時,又會引發兩、三輪的聚變反應。

在大約70納秒時,棒球飛到了本壘板前。擊球者這時甚至還沒有看到投手將球投出的那一個瞬間——因為攜帶著那一影像信息的光本身也幾乎是和棒球在同一時刻到達。當然,說「球」已經不太精確,和空氣的持續碰撞已經將這枚棒球分離殆盡,如今飛到打者面前的,是一團呈子彈頭形狀的等離子雲(主要成分是碳、氧、氫和氮),以高速不斷地在空氣中撞出一條聚變反應的道路。首先和打者親密接觸的是那一層X射線外殼,然後在幾個納秒之後,碎屑雲團也如約而至。
當雲團與擊球者接觸時,雲團的中心部分仍然在以相當高比率的光速在前進,雲團首先會碰到球棒,然後打者、本壘板、捕手都將被一齊捲入雲團、直撞向他們身後的擋球網,不過等到達那裡時,他們也已經全都分崩離析了。由X射線和高熱等離子雲繼續向外和向上擴展延伸,依次將擋球網、雙方隊員、看台以及附近的住宅區吞噬。這一切,發生在球飛出去後的第一個微秒(百萬分之一秒)。

假定你是在球場所在城市市區之外的一個小山丘上觀看這一事件,你首先將會看到的是一陣炫目的、遠超太陽光芒的亮光,光芒在接下來的幾秒鐘內逐漸減弱,你將看見一團火球迅速變大並升空成為一團蘑菇雲。再然後,在一陣巨響之後,衝擊波到達了,沿途的樹木房屋無不灰飛煙滅。

在棒球場周圍大約一英里的地方,一切都消失了,而在已夷為平地的區域之外,城市被烈焰吞噬。球場成了一個大坑,坑的中心自然就是最初投出球去的地方。

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▲最終你會看到一團蘑菇雲(原子彈爆炸?)

在仔細研讀職業棒球大聯盟官方規則之後,根據規則6.08(b)條指出,
在這一情況下應該將此球視為觸身球,打者將被保送上一壘。
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