于2026年3月19日举行的小米su7新一代车型发布会上小米集团CEO雷军在介绍该车型极限测试时讲道两辆车时速均为60公里每小时相对时速为120就如同你以120的速度撞到墙上。

雷军在su7新一代发布会上

人们在日常生活里，习惯借助“相对速度”去评估碰撞的剧烈程度，他们有着这样的直觉，两车以60km/h相向而行时，相对速度是120km/h，那么这样碰撞的惨烈程度自然就等同于以120km/h的速度撞墙呀！

然而，这种说法反映出一种由典型的直觉陷阱所导致的错误结论。依据经典力学，我们唯有借助能量守恒，通过动量守恒以及参考系的转换来进行严谨的分析，才能够获取正确的物理结论。

然而，依据严谨的剖析来看事实结论和雷军先生所讲的不一样，简而言之就是这样，两辆一模一样的车正以每小时60千米的速度进行正面对撞，其产生的破坏力和一辆车以每小时60千米的速度撞向绝对刚性的墙壁是等同的，但又极大幅度地小于一辆车以每小时120千米的速度撞墙的情形。

下面我们来仔细分析一番。

假设参与碰撞的车辆质量都一样，速度大小是这个数值，为简化情况，墙壁是质量大到无穷、不会发生形变的那种，也就是墙体不会吸收能量，是绝对刚性墙。同时，把这种碰撞视为完全非弹性碰撞，就是碰撞后车辆完全停止，不再反弹，这碰撞极其惨烈。

场景A：两辆车以速度  正面对撞

于地面参考系里，两车的 speed 分别是 和。系统的总的初始动能为：

依据动量守恒定律，系统的起始状态的总动量是这样的情况 ，这表明碰撞出现之后，两车残骸的最终速度必然是零 ，所以，系统开始时的动能 ，在碰撞里100%被转变成车辆形变、声能以及热能等耗散能量。

两辆汽车对撞实验

此处面当中的一个关键要点所在为：鉴于两辆车子是全然呈现对称状态的，这般的耗散掉的能量将会被两部车子平均分摊开来。每一部车子自身所承受的遭到破坏的能量是为：

场景B：一辆车以速度  撞击刚性墙

当前，咱们来瞧瞧直觉里所说的那个“等效场景”，有一辆车，它是以（也就是每小时一百二十千米）的速度朝着绝对刚性的墙壁撞过去，在这个时候，系统的初动能是这样的标点符号。

鉴于刚性墙质量呈现为无穷大的状态，并且具备不可移动的特性，所以墙不会吸收任何形变能，在碰撞之后车辆处于完全静止的情况。那高达的动能将会全部由这一辆车来承受，这会造成车辆出现形变，还会导致车辆破裂，产生发热现象以及发出巨大的声音等等。

汽车碰撞实验过程

将场景A跟场景B加以对比，得出的结论极为显著：其中一辆车以一百二十千米每小时的速度去撞墙时所承受的能量，是它以六十千米每小时的速度与相同款车型进行对撞时所承受能量的完完全全四倍！而并非像雷总所讲的那样——二者处于相当的情形！

那么，直觉为什么会骗人呢？

之所以人们会产生错觉，是因为参考系非自觉的进行了切换，如果将其中一辆车视作静止也就是作为参考系，那么另一辆车的确就是以该速度撞击而来，此时系统的总动能真的就是这样。

可是，众人忘却了于这个参考体系当中，碰撞之后两车并非处于静止状态，而是以特定的速度一块儿朝着前方滑行。碰撞之后的残骸依旧具备一定的动能。

能量被系统真正耗散掉的是：。这部分能量又要分给两辆车，每辆车所承受的照旧是。物理定律于伽利略变换时是完美自洽的。

我们还可以根据对称性思想来进行一个巧妙的分析。

在两车呈现等速相向而行这样一种状况之下，按照几何对称性能够知晓，当两车以60km/h的速度进行对撞这个过程里面，它们之间存在的那个对称面于碰撞进程当中一直维持着静止的状态。

因而，针对随便哪一辆车来讲，这就意味着它以每小时60千米的速率撞上了这个对称面，这个对称面就如同那堵看不见的刚硬墙体。由此能够看出，两辆车相互碰撞的成效与以相同速度撞墙是等效的！

汽车对撞等价于同速撞击墙壁

讲到这里，有人可能在脑海里闪过一个名词——对撞机！

没错！它的完整名称是高能粒子对撞机。

位于CERN的大型强子对撞机内部

现代高能物理学当中，核心目标存有其中之一。何为这一目标呢？那便是借助具备极高能量的碰撞，来达成动能朝着质量的转化，此依据源自爱因斯坦的质能方程。如此这般之后，进而能够在于真空中“激起”现象，并且发现全新的、质量更为大的基本粒子，像希格斯玻色子这类便是。

高能碰撞中的多粒子产生

在汽车工程这个领域当中，我们所期望的是，车辆于碰撞期间吸收的能量，呈现越少越好的态势，目的在于对乘员安全予以保护。然而，在粒子物理学家的这个视角之下，情况呈现出的是恰恰相反的一种状况。

在物理学家这儿，碰撞里可转化成新粒子质量的那部分“有效能量”，越大越有利。这部分能量，于物理学范畴被称作质心系能量（Center-of-mass energy，记为）。

模拟在RIHC上两个铀核的碰撞

假如高能物理世界依照上述规律来运行，也就是运用一束高速粒子去轰击静止靶，进而能够产生跟对撞同样巨大的有效能量，那么粒子物理学家肯定会高兴得不得了！

建造一个单一管道的加速器去轰击一块金属靶，也就是进行静止靶实验，在工程造价方面，要比建造两条管道让两束粒子精确对撞，也就是进行对撞机实验便宜几个数量级，在技术难度上，同样要比进行对撞机实验简单几个数量级。

然而，令人遗憾的是，经典力学仅仅适用于处于低速运动状态的物理体系，上述所提到的结论在高能粒子进行运动的情形下是不成立的。在高能粒子所开展的实验当中，粒子呈现出接近光速的运动状态，在这样的时刻经典力学已然不再适用，我们不得不将狭义相对论以及洛伦兹变换请出来进行重新分析。

为了以严谨的方式去计算高能粒子碰撞当中的有效能量，我们是需要引入四维动量（Four-momentum）的。对于一个具有静止质量的粒子而言，其四维动量的定义是这样的：

当中，存在着粒子的总能量，它涵盖了静止质量能以及动能，还有三维动量，并且存在着光速。

相对论动力学里，存在一个至关紧要的不变量，不管是在哪个惯性参考系当中去观察，系统总四维动量的平方都是保持不变的，这个不变量（用 表示），直接对碰撞系统能够用来创造新粒子的最大能量（也就是质心系能量）起到决定作用：

对于两种实验方案，我们来进行对比，在这两种方案里呢，参与碰撞的粒子质量一律都是这样的情况 ，不过未提及具体质量数值。

方案一：静止靶实验

我们借助粒子加速器，把粒子束加速至极高能量，之后去轰击处于静止状态的靶粒子。

入射粒子动量：

静止靶粒子动量：

系统总动量：

计算不变量 ：

根据相对论能量-动量关系 ，我们可以化简得到：

因此，质心系能量为：

这是一个令人绝望的公式！

处于高能极限的状况下，也就是入射粒子的能量远远超出其静止质量的情形里，质心系能量近似地和某事物成正比。

这表明着，在你耗费巨量资金的情况下，把加速器的能量提升至原本的100倍，然而能够用于创造全新粒子的有效能量仅仅是提升了10倍而已！并且，绝大部分的能量并未参与到“造物”的过程当中，反而是为了维系动量守恒，伴随碰撞之后的残骸一同朝着前方滑动进而被“浪费”掉了。

方案二：对撞机实验

当下，我们致使两束粒子依次于两个环形管道里朝着相反方向进行加速，都达成能量，随后让它们正面相互碰撞（恰似我们开头所提及的两辆车）。

粒子1的动量：

粒子2的动量：

系统的总动量：

到了此时，三维的总动量呈现为零的情况，这种情况是质心系统与实验室参考系统相重合而导致的。接下来要进行计算，计算那个不变的量。

质心系能量为：

这是一个完美的线性关系！

给对撞机的提供给有效能用着的能量方面，等于两束粒子能量的简单代数和这种情况。把所有的加速器能量，都以100%的程度转化成了撞击瞬间可用的有效质心系能量该等情形，没存在任何一丝能量因为“系统向前滑行”这个缘故而被浪费掉了哦。

两个粒子的对撞过程模拟

致使我们凭借具体的数量予以感受，假定我们于北京正负电子对撞机（BEPC）或者与之相似的大型设备当中，获取2000GeV的质心系能量用以探寻新粒子。

要是使用者对撞机，那我们仅仅只需去建造两台能够把粒子加速到1000GeV的加速器就行，而这在现代超导射频技术状况之下是具备可行性的。

若是采用静止靶，依据相关公式（其中质子静止质量大约为1GeV），我们得把单一加速器的能量提升至极为夸张的程度！去构建这样一个加速器，它的周长说不定须环绕地球乃至更超出地球范围！

可以看到，在宏观低速状态下的马路径上，物理规律告知我们，两辆车子相互碰撞并非如同人们所设想的那样等同于速度加倍去撞击墙壁；并且，在微观粒子的具有高能量的束流之中，相对论致使人类舍弃静止的靶子，进而选用复杂的对撞仪器。

总而言之，当物理现象从宏观范畴进而步入微观领域，从低速状态转而迈向高速状态，从前的那物理直觉被毫不留情地给打破了，然而物理学家们坚信，这所有的一切都是源自于统一的相互作用规律，而它乃是现代物理学发展的终极目标。