El tudna ütni egy közel fénysebességű baseballlabdát?

El tudna ütni egy közel fénysebességű baseballlabdát?

Hangoljon be a MolecularConceptorra 2014. szeptember 5 hallani Randal Munroe-t az alábbihoz hasonló, bolondos matematikai és természettudományos kérdéseken töprengeni.

K: Mi történne, ha megpróbálna eltalálni egy 90 százalékos fénysebességgel pályára állított baseballt? – Ellen McManis



Tegyük félre azt a kérdést, hogyan tudtuk ilyen gyorsan mozgatni a baseballt.

Feltételezzük, hogy ez egy normál pálya, kivéve abban a pillanatban, amikor a dobó elengedi a labdát, varázsütésre felgyorsul 0,9 fokra. Ettől kezdve minden a normál fizika szerint megy végbe.

A. A válasz „sok dolog” lesz, és mindegyik nagyon gyorsan megtörténik, és nem lesz jó vége a tészta (vagy a kancsó) számára. Leültem néhány fizikakönyvvel, egy Nolan Ryan akciófigurával és egy csomó nukleáris kísérletekről készült videokazettával, és megpróbáltam mindent megoldani. A következő a legjobb tippem egy nanoszekundumról nanoszekundumra szabott portréra.

A labda olyan gyorsan haladna, hogy minden más gyakorlatilag helyben maradna. Még a levegőben lévő molekulák is megállnának. A levegőmolekulák ide-oda rezegnének néhány száz mérföld per órás sebességgel, de a labda 600-as sebességgel mozogna rajtuk. millió mérföld per óra. Ez azt jelenti, hogy ami a labdát illeti, csak ott lógnának, lefagyva.

Az aerodinamika gondolatai itt nem érvényesek. Normális esetben a levegő minden rajta áthaladó tárgy körül áramolna. De a labda előtt álló levegőmolekuláknak nem lenne idejük eltolni őket az útból. A labda olyan erősen beléjük csapódna, hogy a levegőmolekulák atomjai valóban egyesülnének a labda felszínén lévő atomokkal. Minden ütközés gamma-sugárzást és szórt részecskéket bocsátana ki.**

Ezek a gamma-sugarak és törmelékek kifelé terjeszkednének egy buborékban, amelynek középpontja a kancsó dombján van. Elkezdik széttépni a levegőben lévő molekulákat, kiszakítva az elektronokat az atommagokból, és a stadion levegőjét izzó plazma táguló buborékává változtatják. Ennek a buboréknak a fala körülbelül fénysebességgel közeledne a ütőhöz – csak kicsit megelőzve magát a labdát.

A labda elülső részének állandó összeolvadása visszanyomja, lelassítva, mintha a labda egy rakéta lenne, amely farokkal előre repül, miközben hajtóműveit kilövi. Sajnos a labda olyan gyorsan haladna, hogy még a folyamatban lévő termonukleáris robbanásból származó hatalmas erő is alig lassítaná le. Ez azonban elkezdi felemészteni a felszínt, és minden irányba szétrobbantja a labda apró darabjait. Ezek a töredékek olyan gyorsan haladnának, hogy amikor levegőmolekulákba ütköznek, további két-három fúziós kört indítanak el.

Körülbelül 70 nanomásodperc után a labda megérkezik az otthoni lemezre. Az ütő nem is látta volna, hogy a dobó elengedi a labdát, mivel az információt hordozó fény nagyjából a labdával egy időben érkezik meg. A levegővel való ütközések szinte teljesen felemésztették volna a labdát, és ez most egy golyó alakú, táguló plazmából (főleg szénből, oxigénből, hidrogénből és nitrogénből) álló felhő lenne, amely a levegőbe zúdul, és további fúziót indít el. A röntgensugarak héja először a tésztát, majd néhány nanomásodperccel később a törmelékfelhőt érte.

Mi lenne, ha?: Komoly tudományos válaszok abszurd hipotetikus kérdésekre

megvesz

Amikor eléri a kiindulási lemezt, a felhő közepe még mindig a fénysebesség érezhető töredékével mozog. Először az ütőt találta el, de aztán az ütőt, a tányért és az elkapót mind felkanalazták, és visszafelé vitték a visszafutásgátlón keresztül, ahogy szétestek. A röntgensugárzás és a túlhevített plazma héja kifelé és felfelé tágulna, és elnyelné a hátvédet, mindkét csapatot, a lelátókat és a környező környéket – mindezt az első mikroszekundumban.

Tegyük fel, hogy a városon kívüli dombtetőről nézi. Az első dolog, amit lát, az egy vakító fény, amely messze túlmutat a napon. Ez néhány másodperc alatt fokozatosan elhalványul, és egy növekvő tűzgolyó gombafelhővé emelkedik. Aztán nagy üvöltéssel megérkezett a robbanáshullám, fákat tépve és házakat zúzva.

A parktól nagyjából egy mérföldön belül mindent kiegyenlítenek, és tűzvihar borítja el a környező várost. A baseball-gyémánt, amely ma egy jókora kráter, néhány száz lábbal a hátország korábbi helye mögött helyezkedne el.

A Major League Baseball szabálya 6.08(b) azt sugallja, hogy ebben a helyzetben az ütőt „ütéssel eltaláltnak” kell tekinteni, és jogosult lenne az első bázisra való továbbjutásra.

**Miután először publikáltam ezt a cikket, Hans Rinderknecht, az MIT fizikusa megkeresett, és közölte, hogy szimulálta ezt a forgatókönyvet a laborjuk számítógépein. Azt találta, hogy a labda repülésének korai szakaszában a legtöbb levegőmolekula valójában túl gyorsan mozgott ahhoz, hogy fúziót idézzen elő, és közvetlenül áthalad a labdán, lassabban és egyenletesebben melegítve azt, mint az eredeti cikkemben leírtam.


Kivonat a Mi van ha? Randall Munroe, Houghton Mifflin Harcourt adja ki 2014. szeptember 2-án. Copyright © 2014, xkcd Inc.. A szerző engedélyével használjuk. Minden jog fenntartva.