愛因斯坦的相對論有多牛?從五個不同視角,照亮現實生活的美
文/圓非日月
說起愛因斯坦,這真的是一位偉大的科學家,而他在20世紀時期所創作出的相對論理論,更是對於我們的日常生活具有非凡的重要指導意義,而且它也能夠很好的解釋我們日常生活中所迷惑不解的地方。
關於相對論物理定律的創作,愛因斯坦早在1905年就已經進行了,這個理論的牛掰之處在於,它可以很好的解釋物體在空間和時間上的行為,對於小夥伴都非常感興趣的黑洞以及黑洞在重力下而產生的光彎曲,以及水星在軌道上的行為,愛因斯坦的相對論都作出了充分的詮釋。
有很多人認為這個理論玄之又玄,真正能看懂相對論的,全世界沒有幾個人,不過,這個理論從表面上來理解的話,還是很簡單的,首先我們要知道,沒有絕對的參照系,每次你測量一個物體的速度,它的動量或者它是如何經歷時間的,這和它所選擇的參照系有關。其次我們要知道,光束無論是誰測量它,又或者測量它的速度有多快,在本質上都是一樣的。最後,光速是宇宙中最快的速度,沒有什麼比它更快的了。
但是,有時候簡單的東西並不意味著容易理解,像是愛因斯坦這個著名的理論意義就十分深刻,你要知道,如果光速在哪裡都是一樣,那麼對於太空人而言,時間基本上是慢下來的,當太空人身處太空中時,相對於地球運行的速度,會比地球上的人要慢很多,這不就是一個鮮明的例子嗎?
接下來圓非日月就特意找了幾個相對論的例子,看看在我們的日常生活中,相對論都在起著什麼樣的作用?為何要說愛因斯坦的相對論非常牛呢?
第一個,電磁鐵。現在千家萬戶都使用了電燈,只要你在使用電,就非常需要感謝一下愛因斯坦,正是因為愛因斯坦的相對論,發電機才可以憑藉著它的原理,不停的向我們人類輸送電能,磁學完美的展現出了相對論的一個效應,當你把一圈鐵絲穿過磁場時,也就會產生電流,但如果想像一下鐵絲靜止的樣子,想想磁鐵在移動,在這種情況下,電線中的帶電粒子不再移動,所以磁場不應該影響他們。這樣的說法在事實上是成立的,一股水流仍在流動,這表明沒有特權的參照系,對此,加州克萊蒙特波莫納學院的物理學教授託馬斯·摩爾就曾經說過,用相對論來證明法拉第定律,你就會知道,一個變化的磁場產生一個電流,這樣的說法是正確的。
第二個,全球定位系統。我們所熟知的全球定位系統有GPS,以及歐洲的伽利略,還有我們國家的北鬥(至於俄羅斯的那個全球定位系統,抱歉不記得了),為了讓我們廣大的車主朋友們,他們的導航系統能夠更加有效準確的發揮作用,就不得不考慮到相對論所帶來的一些影響,其原因在於,即使衛星沒有以接近光速的速度移動,但是它們每秒圍著地球轉,運行的還是相當快,尤其是衛星朝地球上的地面站點發送信號,這也導致了你車子中的全球定位系統也正在經歷著比軌道上的衛星更高的加速度。所以,若是不考量相對論所帶來的影響,前一天全球導航系統告訴你,你的車子距離下一個加油站只有0.7公裡,但在一天後,可能就會變成七公裡的距離,這就是後果。
第三個,黑白電視。現在家家戶戶用上了彩色電視,用黑白電視的恐怕已經沒有了,早期的黑白電視都有陰極射線管屏幕,什麼叫做陰極射線管呢?它的工作原理大致如下,用大磁鐵在螢光粉表面發射電子,當每個電子擊中屏幕的背面時,每個電子都會形成一個亮像素,而電子的速度是以光速的30%發出,使圖像活靈活現具有移動性,由此可以看出,相對論的某些原理在其上面顯而易見的表現出來,當電視生產廠商製作電視時,他們必然會考慮愛因斯坦的相對論。
第四個,千家萬戶用的燈。每當我們使用電燈,可能都要感謝愛因斯坦的幫助,使用電燈時這裡也涉及到了相對論的一些影響,要知道,因為相對論要求電磁場的變化,以有限的速度而不是瞬間移動,所以,不僅磁不存在,光也是不存在的,根據科學家的說法,如果相對論不執行這一要求的話,那麼電場中的變化將會橫生枝節,不會通過電磁波傳遞,而磁和光也就因此不會產生。
第五個,為什麼汞是一種液體?它和黃金比較類似,汞也是一個重原子,由於電子的速度和質量的增加,所以汞的電子離原子核很近,這也導致對於汞而言,其原子間的鍵很弱,因此我們在生活中經常看到的汞都是一種液體,因為它會在較低的溫度下融化。