把已知宇宙中的所有能量加到一个质子上,它的速度可以达到多少倍的光速,它的惯性质量可以达到多少?

发布时间:
2023-08-25 12:31
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根据质能方程E=mc^2,我们可以进行以下粗略估算:

1. 已知宇宙中的总能量大约为10^69 焦耳。


2. 一个质子的静止质量约为1.67×10^-27 千克。

3. 把宇宙总能量10^69 焦耳全部转化为一个质子的动能:


E = mc^2

m = E/c^2 = 10^69 / (3×10^8)^2 ≈ 1×10^52 kg


4. 一个质子静止质量只有10^-27 kg,获得这么大能量后,质量增加了10^79 倍。


5. 根据动量定理p=mv,质子的速度v=p/m=E/mc。


6. 此时E约为10^69 焦,m约为10^52 kg。


7. 解得v约等于10^17 m/s,约为光速的10^9倍。


8. 质子获得的这么大能量后,其速度理论上可以达到光速10^9倍,质量可增加10^79倍之多。

9. 但实际上,由于相对论效应,物体速度不可能超过光速。光速是宇宙的极限速度。

10. 所以这只是一种理论推导,现实中质子不可能获得超光速。但这有助于理解质能转换的惊人能量。

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