相對論如此深奧,在實際生活中都有哪些應用?其實隨處可見

大家好,歡迎收看量子科普第18期,我是常常,今天和大家聊一聊關於相對論在實際生活中具體應用的那些事兒。

相對論如此深奧,在實際生活中都有哪些應用?其實隨處可見

相對論是現代物理學的兩大基礎之一,但是如果提起相對論,大家肯定第一時間想到的就是晦澀、深奧、難懂這幾個詞,的確,相對論是愛因斯坦在1905年、1915年提出的狹義相對論、廣義相對論的總稱,愛因斯坦提出了很多顛覆經典物理學的理論,例如相對性、扭曲時空等,主要解釋的是時空與引力的問題,現代科幻片演繹的時空穿梭、時光倒流都是由愛因斯坦的相對論衍生而來的,但這些東西看似與我們的實際生活還是太遙遠了,那麼,如此深奧的相對論在我們實際生活中都有哪些應用呢?其實隨處可見。

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愛因斯坦狹義相對論中提出了時間膨脹理論,又稱鐘慢效應,即運動時鐘的“指針”行走的速率比時鐘靜止時的速率慢,再直白點翻譯就是:運動越快的物體,時間過的越慢,這個理論看似違反了我們的常規認識,但是鐘慢效應早在40多年前就被實驗證實了。

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1971年德國核物理研究所進行了一個關於驗證鐘慢效應的實驗,他們將粒子加速器中的鋰離子通過高壓加速到光速33%的速度,通過計算高速運動的鋰離子速度,科學家最後得出結論:高速運動離子內部的時鐘比我們鐘錶上的時間,每一種要慢60毫秒,這就直接驗證了愛因斯坦提出的鐘慢效應,

而鐘慢效應就直接應用到了生活中十分常見的GPS(全球衛星地位系統)中,因為太空中的衛星處於高速運動狀

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態,所以衛星的時間要比地球上的時間慢(-7.2 μs/日),所以這些衛星想要與地球上的時間、位置進行精準同步,就需要應用相對論理論進行時間差值的抵消。

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E=mc2是愛因斯坦提出的質能方程,這個質能方程最直接的應用就是原子彈的能量計算,雖然愛因斯坦親口承認過原子彈的研製與E=mc2沒有直接聯繫,但E=mc2很好的解釋了為何質量很小的軸能在發生核裂變反應時釋放如此大的能量,E=mc2為核裂變反應提供了數學解釋。

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除了GPS、原子彈,發射線治療、粒子加速器的製造和使用,都需要藉助於相對論效應,相對論看似是一個很深奧的物理理論,但是在我們的身邊可謂是無處不在,而且相對論出提出的“光速不變理論”、“扭曲時空”的概念,也為科幻主題電影提供了無限的創作靈感。

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有人說世界上真正偉大的理論,往往都是沒有實際用處的,但它能拓寬人類對世界、對宇宙的認知,能承受歷史與實踐的檢驗,它是宇宙中最有光輝的巨星之一。


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