Kezdjük a legfontosabbal: egy tű soha nem repülhet fénysebességgel.
Legalábbis ha szigorúan a fizika törvényeit nézzük, egy tömeggel rendelkező tárgyat képtelenség pontosan fénysebességre gyorsítani. Ez a végső határ minden tömeggel bíró test számára.
Minél közelebb kerül egy objektum ehhez a sebességhez, annál több energiára van szükség a további gyorsításához. Ezért a kérdést sokkal helyesebb így feltenni: mi történne, ha egy tű majdnem fénysebességgel repülne?
Ez egy nagyon fontos pontosítás, mert itt kezdődik a valódi fizika, és itt ér véget a puszta fantázia. Amint elérünk a fénysebesség-közeli állapotba, a megszokott logikánk azonnal csődöt mond. Egy apró tárgy megszűnik „jelentéktelen semmiségnek” lenni, mert ekkora sebességnél már kolosszális energiát hordoz.
Miért nem ártalmatlan többé egy apró tű ilyen tempónál?
A mindennapi életben egy tárgy mérete rengeteg mindent meghatároz. Egy tű kicsi, könnyű, így a becsapódása is egy semmiségnek tűnik. A fizikában azonban nemcsak a tömeg játssza a főszerepet, hanem a sebesség is. Ha a sebesség elképesztő méreteket ölt, még a legkisebb objektum is egy felfoghatatlan energiát hordozó pusztító eszközzé változik.
Fénysebesség-közeli tempónál a tű egy szuperenergikus fegyverré válna, amely irdatlan mennyiségű energiát ad le a becsapódás pontjában.
Mi történne odafent a légkörben?
A katasztrófa nem a földet éréssel kezdődne – már a levegőben komoly folyamatok indulnának el. A tű nem egyszerűen csak átszelné a levegőt, hanem óriási erővel tolná és sűrítené maga előtt. A levegő hirtelen felhevülne, izzani kezdene, és maga is a pusztítás részévé válna. Vagyis a pokol már az atmoszférában elszabadulna.
Éppen ezért a valóságban esélytelen, hogy a tű egyben lévő, formás kis fémdarabként érje el a felszínt. Sokkal valószínűbb, hogy egy izzó anyagból, plazmából és sugárzásból álló áramlat alakulna ki belőle. A földbe tehát már nem egy egyszerű fémtű csapódna be, hanem egy iszonyatosan gyors és brutálisan erős lökéshullám.
Mi történik a becsapódás pillanatában?
Felejtsd el a kis lyukat és a tiszta, apró szúrásnyomot! Az összes energia túl gyorsan és egy túl kis területen szabadulna fel. A becsapódás helyén a tű (vagy ami maradt belőle) és a földfelszín anyaga felfoghatatlan nyomás és hőmérséklet alá kerülne.
A gyakorlatban ez egy vakító villanás, egy masszív lökéshullám és izzó anyagok kilövellése formájában jelenne meg, miközben az érintett terület egy része azonnal plazmává válna. A talaj, a kőzet vagy a beton nem egyszerűen „benyomódna” a hagyományos értelemben: azonnal elkezdene megsemmisülni, megolvadni, elpárologni és szétrepülni. A hatás tehát egyáltalán nem egy tűszúrásra, hanem egy iszonyatosan erős robbanásra hasonlítana.
Ez akkor egy atomrobbanás?
Nem, a szó szoros értelmében nem. Az atomrobbanás az atommagokban végbemenő reakciókhoz kötődik. Egy külső szemlélő számára azonban a látvány kísértetiesen hasonló lenne: vakító villanás, elviselhetetlen hőség, pusztító lökéshullám és totális megsemmisülés. Helyesebb tehát úgy fogalmazni, hogy bár eredetét tekintve nem nukleáris, a következményeit tekintve egy masszív robbanás pusztításával érne fel. És minél közelebb van a tű a fénysebességhez, annál rémisztőbb a végeredmény.
Képes lenne a tű keresztülszúrni a Földet?
Nem, erre esélye sem lenne. Ez egy népszerű sci-fi fantázia, de a valós fizika teljesen másként működik. Az energia túl gyorsan és túlságosan lokálisan szabadulna fel. Egy hosszú, vékony „csatorna” helyett egy gigantikus robbanás történne a becsapódás helyszínén. A Föld túlságosan masszív ahhoz, hogy egy ekkora tárgy – bármilyen elképesztő sebességgel is érkezik – tisztán, egyik végétől a másikig átüsse.
A lényeg, hogy az energia nem egy „több ezer kilométeres vékony lyukra” fordítódik. Szinte azonnal hővé, lökéshullámmá, sugárzássá és a környező anyagok elpusztításává alakul. Ne várj tehát tűhegynyi alagutat.
Ketté tudná hasítani a Földet?
Nem. Még ha egy nagyjából 1 gramm tömegű, majdnem fénysebességgel száguldó tűt is képzelünk el, a bolygónkat az sem tudná kettétörni. Ehhez egy teljesen más nagyságrendű energiára lenne szükség – felfoghatatlanul többre annál, amit egy ilyen apró tárgy magában hordozhat. (A Föld gravitációs kötési energiáját nagyjából 2,2 × 10³² joule-ra becsülik, ami sok nagyságrenddel meghaladja egy 1 grammos tű energiáját, még fénysebesség-közeli tempónál is).
Ám az ütés emberi léptékkel mérve így is gigantikus lenne. Ahogy már írtuk, az energia szinte azonnal hővé, lökéshullámmá és izzó anyagok kilövellésévé alakulna át.
Mégis, mennyi energiáról beszélünk?
Ha veszünk egy 1 grammos tűt, és feltételezzük, hogy a fénysebesség 99 százalékával repül, az energiája nagyjából 5,5 × 10¹⁴ joule lenne. Ez körülbelül 130 kilotonna TNT-nek felel meg.
Csak hogy kontextusba helyezzük: a Hirosimára ledobott atombomba erejét általában 15 kilotonnára becsülik. Vagyis egyetlen apró tű becsapódása 8-9-szer erősebb pusztítást végezne, mint a hirosimai atombomba!
Ha pedig a sebessége még közelebb lenne a fénysebességhez, mondjuk elérné a 99,99 százalékot, ez az energia drasztikusan tovább nőne – egészen 1,5 megatonna TNT erejéig.
Összegezve
Egy tű nem fogja kettéhasítani a Földet, és nem is lyukasztja át. De ha majdnem fénysebességgel csapódna a bolygónkba, az egyáltalán nem egy aprócska karcolás lenne, hanem egy iszonyatos erejű, a legkeményebb atombombákkal vetekedő robbanás. Az egyetlen különbség csak annyi, hogy itt nem egy nukleáris reakció, hanem maga a felfoghatatlan mozgási energia okozná a pusztulást.
