5 sposobów na zobaczenie teorii względności Einsteina w prawdziwym życiu

Teoria względności jest jedną z najbardziej znanych teorii naukowych XX wieku. Zwykle uważa się ją za coś abstrakcyjnego i nieistotnego dla prawdziwego życia. Jednak wcale tak nie jest.

Istnieje kilka przykładów teorii względności, które możemy zaobserwować w prawdziwym życiu i technologiach, z których korzystamy dzisiaj. OBOZ.UA przygotował kilka typowych przykładów teorii względności w działaniu.

Albert Einstein zaczął formułować teorię względności w 1905 roku, aby wyjaśnić zachowanie obiektów w przestrzeni i czasie. Jest ona zwodniczo prosta. Po pierwsze, nie ma "absolutnego" układu odniesienia: za każdym razem, gdy mierzysz prędkość obiektu, jego pęd lub sposób, w jaki doświadcza on czasu, jest on zawsze powiązany z czymś innym. Po drugie, prędkość światła jest taka sama bez względu na to, kto ją mierzy i jak szybko porusza się osoba dokonująca pomiaru. Po trzecie, nic nie może mieć prędkości większej niż prędkość światła.

Nawigacja GPS

W każdym smartfonie, smartwatchu, laptopie i tak dalej można znaleźć funkcję Global Positioning System lub, bardziej znaną, GPS. Każdy satelita ma na pokładzie zegar atomowy, który działa z dokładnością do jednej nanosekundy.

Aby nawigacja GPS działała dokładnie, satelity muszą uwzględniać efekty relatywistyczne. Dzieje się tak dlatego, że chociaż satelity nie poruszają się z prędkością światła, to i tak poruszają się dość szybko. Satelity wysyłają również sygnały do stacji naziemnych na Ziemi. Wszystkie te stacje (i technologia GPS w samochodzie lub smartfonie) doświadczają większych przyspieszeń spowodowanych grawitacją niż satelity na orbicie.

Jak American Physical Society wyjaśniło PhysicsCentral, ponieważ każdy satelita znajduje się 20 300 kilometrów nad Ziemią i porusza się z prędkością około 10 000 km/h, relatywistyczne opóźnienie czasowe wynosi około 4 mikrosekund każdego dnia. Jeśli dodamy do tego efekt grawitacji, efekt dylatacji czasu wzrasta do około 7 mikrosekund (milionowych części sekundy). Gdyby te efekty nie były brane pod uwagę, współrzędne obliczone z satelitów GPS byłyby błędne w ciągu kilku minut. Na pierwszy rzut oka nie brzmi to jak bardzo duża różnica, ale wysoka dokładność wymagana przez GPS wymaga błędów nanosekundowych, w przeciwnym razie błędy kumulowałyby się w tempie około 10 km dziennie. Wtedy system GPS byłby bezużyteczny.

Broń jądrowa

Być może najbardziej znaną "praktyczną konsekwencją" odkryć Einsteina jest stworzenie broni jądrowej.

"Jedną z konsekwencji teorii względności i wynikającego z niej modelu czterowymiarowej przestrzeni jest stwierdzenie, że masa jest proporcjonalna do energii. Oznacza to, że każda cząstka ma energię spoczynkową. W ten sposób słynny wzór E=mc2 wyjaśnia defekt masy w rozpadzie jądra atomowego. W rzeczywistości Einstein położył teoretyczne podwaliny pod rozwój broni jądrowej" - powiedział w wywiadzie Maksym Vasylenko, naukowiec i badacz w Głównym Obserwatorium Astronomicznym Narodowej Akademii Nauk Ukrainy.

Einstein nie był jednak bezpośrednio zaangażowany w rozwój broni jądrowej. Sprzeciwiał się takiemu rozwojowi i był nawet jednym z sygnatariuszy listu do prezydenta Roosevelta wzywającego do zniesienia broni jądrowej.

Radar prędkości

Jeśli kiedykolwiek otrzymałeś mandat za przekroczenie prędkości, możesz podziękować Einsteinowi.

Światło przemieszcza się falami. Wszystkie fale wykazują efekt Dopplera. Dotyczy to nie tylko fal emitowanych, ale także tych odbitych od obiektu, co wyjaśnia działanie radaru. Skanery policyjne emitują fale podczerwone, które odbijają się od samochodów, a następnie określają częstotliwość odbić po ich powrocie, obliczając prędkość.

Dzięki szczególnej teorii względności Einsteina i stałej prędkości światła, radar może dokładnie, niemal natychmiastowo, przewidzieć prędkość samochodu, nawet jeśli radiowóz również się porusza.

Płynny metal

Dlaczego rtęć jest płynna i ma temperaturę topnienia minus 39 ° C, podczas gdy złoto jest stałe i ma temperaturę topnienia 770 ° C? Magia? Nie. Wyjaśnia to teoria względności. Rtęć jest również ciężkim atomem, którego elektrony są trzymane blisko jądra ze względu na ich prędkość, w wyniku czego uzyskujemy wzrost masy. Wiązania między atomami rtęci są słabe, więc rtęć topi się w niższych temperaturach i zwykle jest cieczą, gdy ją widzimy.

Stary telewizor

Mniej więcej do początku XXI wieku większość telewizorów i monitorów miała ekrany kineskopowe. Działanie kineskopu polega na wystrzeliwaniu elektronów na powierzchnię luminoforu za pomocą dużego magnesu. Każdy elektron tworzy podświetlony piksel, gdy uderza w tylną część ekranu, a elektrony są zapalane, powodując, że obraz porusza się z prędkością do 30% prędkości światła. Efekty relatywistyczne są zauważalne, więc kiedy producenci kształtowali magnesy, musieli wziąć je pod uwagę.

Zasady te nie mają zastosowania do telewizorów ciekłokrystalicznych lub plazmowych, ponieważ urządzenia te nie opierają się na wiązkach elektronów.

Tylko zweryfikowane informacje są dostępne na kanale OBOZ.UA Telegram i Viber. Nie daj się nabrać na podróbki!