[译]从相对论的角度看棒球

虽然已经有人译过了,没事干我还是以我的方式再译一遍好了~

(英文原文来自 xkcd.com,参见这里,依照 CC BY-NC 2.5 译制)

如果一名击球手尝试击打一颗以 90% 光速飞行的棒球,会发生什么事情呢?

——Ellen McManis

好吧,先不说用什么办法才能让棒球飞得那么快。就假设一个普普通通的投球。也不知道怎么的,当投手把球扔出去的一瞬间,球就魔术般地加速到了 0.9c(0.9 倍光速),然后从这里开始,就让最普通的物理学来解释吧:

投手投球

这个答案其实还是相当“复杂”的,不仅因为发生的速度很快,而且对击球手(或是投手)来说结果都不怎么好。为了理清楚这个问题的头绪,我找了几本有关物理的书、一个诺兰·瑞恩(Nolan Ryan)的手办和一堆有关核试验的录像带。下面就是我的猜想,只不过是以纳秒为单位的:

因为棒球实在是飞得太快了,周围的一切似乎都是静止的,甚至空气中的分子都是静止的。虽然空气分子以大概每小时几百英里的速度前后震荡,但是这颗棒球却在以六亿英里每小时的速度穿越空气,这就意味着以棒球的角度来说,空气分子仅仅是浮在空中罢了,静止了。

在这里,空气动力学已经不适用了。通常来讲,空气会在任何移动物体旁边流动,但是因为球速太快的缘故,在棒球前面的空气已经没有时间挤过棒球了,这颗球就好像重重地撞到空气上以至于空气分子中的原子和球表面的原子发生了聚变反应。每一次碰撞都释放出伽马射线暴和被撞散的粒子。

聚变简图

棒球的聚变区

以投手丘为中心,这些伽马射线和粒子残骸以泡泡状向外扩张,然后开始撕裂空气中的分子,从原子核上分走电子,并把棒球场内的空气变成一个不断扩张的、炙热的等离子泡泡。泡泡壁迅速,以近光速向击球手靠近——仅仅比球快那么一点点。

t=30 纳秒

在球前部发生的持续的聚变反应把球往回推使球慢了下来,就好像一只火箭尾部朝前开着引擎倒着飞。只可惜球跑得实在是太快,以至于热核反应产生的巨大能量都不能使其慢下来一点点。当然相对来讲球是会变慢那么“一点点”,然后就开始吞噬球的表面,使球细小的粒子碎片向四周爆裂。这些碎片的速度也非常快,当它们撞击到空气分子时,又会激发两轮、甚至三轮的聚变反应。

在大概 70 纳秒以后棒球飞到本垒。这时击球手甚至还没有看到投手将球投出,因为球飞的速度几乎和投出球的信息(投出球的画面——即光)到达击球手的速度一样快。球与空气撞击导致球已经被吞噬殆尽,变成了一个子弹形状的、飞速扩张的等离子云(主要由碳、氧、氢和氮构成),继续向周边的空气撞击以激发又一轮的聚变反应。X 射线前端首先触及击球手,然后在屈指可数的几纳秒后,由粒子残骸组成的云到达击球手的位置。

当残骸云碰到击球手后,云的中心仍然以几近光速的速度移动。它先碰到击球手,然后击球手、垒板、接球手等等都被向挡网的方向推,他们也在这个过程中一个个被分解。那个由 X 射线组成的外壳和其中滚烫的等离子体的火球向外扩张,吞噬掉挡网、双方球队、观众看台和周边的建筑——全部发生在投球后的第一微秒之内。

假设,如果你在城外一个山顶上观看此盛况,第一眼看到的便是比太阳亮无数倍的、可致盲的亮光,这阵光会在几秒之后暗去。然后一个逐渐变大的火球升入蘑菇云中。紧接着,随着一声沉闷的巨响,冲击波到达这里,将树木连根拔起、将房屋掀翻在地……

基本上在球场周围几英里范围内任何物体都被夷平,城周被烈焰吞噬。以在挡网后几百英尺的地方为中心,棒球场已经变成了一个不小的核爆坑。

蘑菇云

(如果你仔细查阅职棒大联盟规则第 6.08(b) 条,此球会被判击球手的触身球,并被保上一垒。)

(此文为 x-magic 的原创翻译,转载请注明译者,依照 CC  BY-NC-SA 3.0

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