Де можна простежити теорію відносності Ейнштейна в реальному житті?

Теорія відносності є однією з найвідоміших наукових теорій двадцятого століття. Але наскільки добре вона може пояснити речі, які люди бачать в повсякденному житті? Теорія відносності була сформульована Альбертом Ейнштейном в 1905 році, вона заявляє, що закони фізики однакові у всьому світі. Теорія пояснює поведінку об`єктів у просторі та часі, може бути використана для прогнозування все, від існування чорних дір до поведінки Меркурія на його орбіті. Але де ж у реальному житті можна зустріти прояви теорії відносності?

Супутникова система навігації

Для того щоб ваша GPS-система в автомобілі працювала точно, супутники повинні брати до уваги релятивістські ефекти. Адже хоч супутник і не рухається зі швидкістю світла, він все ж пересувається досить швидко. Супутники посилають сигнал на станції на Землі, де гравітація має зовсім інше вплив, ніж в космосі. Щоб отримати високу точність, на супутниках використовуються годинник, що вимірюють час в наносекундах. Оскільки кожен супутник знаходиться в 20 тисячах кілометрів над Землею і рухається зі швидкістю 10000 кілометрів на годину, існує Релятивістське уповільнення часу на 4 мкс кожен день. Релятивістські ефекти вкрай важливі, і якби вони не були враховані, то вже через день після запуску ваша система навігації повідомляла б вам, що до заправки 80 метрів, коли насправді до неї було би 8 кілометрів.

Електромагніти

Магнетизм є релятивістським ефектом, і ви можете подякувати теорію відносності Ейнштейна за те, що електрогенератори взагалі працюють. Якщо ви візьмете петлю дроти і проведете її через магнітне поле, то отримаєте електрику. Заряджені частинки дроти піддаються впливу поля, що призводить до пересування деяких з них, що і створює електричний струм. А якщо ви покладете провід і будете рухати магніт, то, за логікою, частинки в проводі рухатися не повинні – але електрику все одно створюється. Це показує, що не існує будь-якого привілейованого відносини.

Жовтий колір золота

Більшість металів блищать, тому що електрони в них стрибають по різних рівнях. Золото являє собою важкий атом, тому внутрішні електрони рухаються досить швидко, щоб підвищення релятивістської маси було значним, як і скорочення довжини. У результаті електрони обертаються навколо ядра по набагато меншому шляху, створюючи більше імпульсу. Таким чином, світлові хвилі, які поглинаються і відбиваються, є довшим. Саме це і забезпечує жовтий колір золота.

Золото не іржавіє легко

Релятивістський ефект електрона золота також є однією з причин, чому цей метал не схильний до корозії. Золото має тільки один електрон в його зовнішній оболонці, але він все одно не такий реактивний, як кальцій або літій. Замість цього електрони в молекулі золота є більш «важкими», що утримує їх ближче до атомного ядра. Це означає, що зовнішній електрон, найімовірніше, не буде знаходитися в тому місці, де він зможе взаємодіяти з чим-небудь ще – він також буде знаходитися ближче до ядра, як і всі інші електрони.

Ртуть – це рідина

Подібно золоту, ртуть також є важким атомом з електронами, що знаходяться поблизу ядра через швидкість і подальшого збільшення маси. У ртуті зв`язку між атомами є досить слабкими, тому ртуть плавиться вже при низьких температурах, і вона зазвичай постає перед людським поглядом вже в рідкому стані.

Ваш старий телевізор

Ще кілька років тому більшість телевізорів мали екрани, виготовлені за технологією ЕЛТ. Електронно-променеві трубки працюють шляхом вистрілювання електродів на люмінофорного поверхню за допомогою магніту. Кожен електрон дає запалений піксель, коли він потрапляє на задню частину екрану. Електрони, випущені для створення зображення, подорожують зі швидкістю, в тридцять разів перевищує швидкість світла. Релятивістські ефекти в даному випадку очевидні, тому виробникам телевізорів доводилося дуже ретельно підбирати форму магнітів, щоб прийняти ці ефекти до уваги.

Світло

Якби Ісаак Ньютон був прав, вважаючи, що існує абсолютна система спокою, то людям довелося б шукати інше пояснення світла, тому що це б ніяк не могло працювати. Не існувало б не тільки магнетизму, а й самого світла, бо теорія відносності вимагає, щоб заряди в електромагнітному полі рухалися з кінцевою швидкістю.

Атомні станції та наднові зірки

Відносність є однією з причин того, що енергія і маса можуть бути перетворені один в одного – саме так працюють атомні електростанції, і саме так світить сонце. Ще одним важливим ефектом є вибух супернових зірок, який сигналізує про смерть масивних зірок.