在现实生活中看到爱因斯坦相对论的8种方式

　　相对论是20世纪最著名的科学理论之一，但它如何解释我们在日常生活中看到的事物？
　　Navstar-2F GPS卫星（图片来源：USAF）
　　由 阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein ）于1905年开始提出， 相对论 解释了物体在空间和时间中的行为，它可以用来预测 诸如黑洞 的存在，重力引起的光弯曲以及行星在其轨道上的行为等事物。
　　这个理论看似简单。首先，没有＂绝对＂的参照系。每次你测量一个物体的速度、它的动量或它如何体验时间时，它总是与其他东西有关。其次，无论谁测量它，或者测量它的人有多快，光速都是一样的。第三，没有什么比光速更快。
　　爱因斯坦最著名的理论的含义是深远的。如果光速总是相同的，这意味着宇航员相对于 地球 走得非常快，测量的秒数比地球观测者慢。对于宇航员来说，时间基本上变慢了——这种现象被称为 时间膨胀 。
　　大重力场中的任何物体都会加速，因此它也会遇到时间膨胀。与此同时，宇航员的宇宙飞船会经历 长度收缩 ，这意味着如果你在飞船飞过时拍摄一张照片，它看起来就像是＂挤压＂在运动方向上。然而，对于船上的宇航员来说，一切似乎都很正常。此外，从地球上的人的角度来看，宇宙飞船的质量似乎会增加。
　　但你不一定需要一艘 以近光速变焦的 宇宙飞船才能看到相对论效应。事实上，我们可以在日常生活中看到几个相对论的例子，我们今天使用的技术证明了爱因斯坦是对的。以下是我们看到相对论在行动中的一些方式。 电 磁铁
　　磁性是一种相对论效应，你可以看到通过发电机证明了这一点。如果你拿一圈电线，让它穿过磁场，你就会产生电流。导线中的带电粒子受到不断变化的磁场的影响，这迫使其中一些粒子移动并产生电流。
　　但现在，想象一下静止的电线，想象磁铁正在移动。在这种情况下，导线中的带电粒子（电子和质子）不再移动，因此磁场应该不会影响它们。但它确实如此，并且电流仍在流动。这表明没有特权参考框架。
　　托马斯·摩尔（Thomas Moore）是加利福尼亚州克莱蒙特市波莫纳学院（Pomona College）的物理学教授，他使用相对论原理来论证法拉第定律，该定律指出，不断变化的磁场会产生电流。
　　＂由于这是变压器和发电机背后的核心原理，任何使用电力的人都在经历相对论的影响，＂摩尔告诉Live Science。
　　电磁铁也通过相对论工作。当带电荷的直流电流流过导线时，电子会漂移穿过材料。通常，导线看起来是电中性的，没有净正电荷或负电荷，因为导线具有大致相同数量的质子（正电荷）和电子（负电荷）。但是，如果你把另一根带有直流电的导线放在旁边，这些导线会相互吸引或排斥，这取决于电流移动的方向，根据伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的物理学家的说法。
　　假设电流沿同一方向移动，则与第一根导线中的电子相比，第二根导线中的电子是静止不动的。（这假设电流的强度大致相同。同时，与两根导线中的电子相比，两根导线中的质子都在移动。由于相对论性长度收缩，它们似乎间隔更近，因此每根电线长度的正电荷比负电荷更多。因为像电荷排斥一样，两根电线也排斥。
　　相反方向的电流导致吸引力，因为与第一根导线相比，另一根导线中的电子更拥挤，从而产生净负电荷，根据伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的说法。同时，第一根导线中的质子产生净正电荷，并吸引相反的电荷。全球定位系统导航
　　GPS导航是相对论性时间膨胀的一个很好的例子。（图片来源：BlackJack3D via Getty Images）
　　根据PhysicsCentral的说法，为了使汽车的GPS导航尽可能准确地运行，卫星必须考虑相对论效应。这是因为即使卫星没有接近光速移动，它们仍然运行得相当快。这些卫星还向地球上的地面站发送信号。这些空间站（以及汽车或智能手机中的GPS技术）由于重力作用，加速度都高于轨道上的卫星。
　　为了获得这种精确的精度，卫星使用的时钟精确到几纳秒（十亿分之一秒）。因为每颗卫星在地球上空12，600英里（20，300公里），并以大约6，000英里/小时（10，000公里/小时）的速度移动，所以有一个相对论性时间膨胀，每天大约4微秒。加上重力的影响，时间膨胀效应上升到大约7微秒（百万分之一秒）。
　　差异是非常真实的：如果没有考虑相对论效应，根据物理中心的说法，一个GPS装置告诉你距离下一个加油站有半英里（0.8公里）的距离，只需一天就可以行驶5英里（8公里）。黄金的黄色
　　大多数金属都是有光泽的，因为原子中的电子从不同的能级或＂轨道＂跳跃。一些撞击金属的光子被吸收并重新发射，尽管波长更长。但是，大多数可见光都会被反射。
　　根据德国海德堡大学的一份声明，金是一种重元素，因此内部电子移动得足够快，相对论性质量增加，长度收缩显着。结果，电子以更短的路径围绕原子核旋转，具有更多的动量。内轨道中的电子携带的能量更接近外层电子的能量，并且被吸收和反射的波长更长。较长波长的光意味着一些通常被反射的可见光被吸收，并且该光位于光谱的蓝色端。白光是彩虹所有颜色的混合物，但在黄金的情况下，当光被吸收并重新发射时，波长通常更长。这意味着我们看到的光波混合往往含有较少的蓝色和紫色。据英国广播公司报道，由于黄色，橙色和红色光的波长比蓝光长，因此金色呈黄色。黄金的耐腐蚀性
　　对黄金电子的相对论效应也是它不会腐蚀或容易与其他任何东西发生反应的原因之一，根据1998年发表在《黄金公报》杂志上的一篇论文。
　　金的外壳中只有一个电子，但它仍然不像钙或锂那样具有反应性。相反，由于金中的电子比它们应该的＂更重＂，因为它们正在接近光速移动，增加它们的质量，所以它们被保持在更靠近原子核的位置。这意味着最外层的电子不太可能是它可以与任何东西反应的地方;它同样可能是靠近原子核的电子之一。液态汞
　　汞也是一个重原子，电子由于其速度和随之而来的质量增加而保持在原子核附近。根据化学世界的说法，汞原子之间的键很弱，因此汞在较低温度下熔化，当我们看到它时通常是液体。您的旧电视
　　直到大约2000年代初，大多数电视和显示器都有阴极射线管屏幕。阴极射线管的工作原理是用大磁铁在荧光粉表面发射电子。每个电子在撞击屏幕背面时都会产生一个发光的像素，电子会发射出来，使图像以高达光速的30%的速度移动。据PBS News Hour报道，相对论效应是显而易见的，当制造商塑造磁铁时，他们必须考虑这些效应。光
　　艾萨克·牛顿（Isaac Newton）假设存在一个绝对的静止系，或者一个外部的完美参考系，我们可以将其与所有其他参考系进行比较。如果他是对的，我们将不得不对光提出一个不同的解释，因为它根本不会发生。
　　＂不仅磁力不存在，而且光也不会存在，因为相对论要求电磁场的变化以有限的速度而不是瞬间移动，＂摩尔说。＂如果相对论没有执行这一要求......电场的变化将立即传达...而不是通过电磁波，磁性和光都是不必要的。太阳
　　如果没有爱因斯坦最著名的方程——E = mc^2——太阳和其他恒星就不会发光。根据俄亥俄州立大学的说法，在我们的母星中心，强烈的温度和压力不断将四个独立的氢原子挤压成一个氦原子。单个氦原子的质量仅略小于四个氢原子的质量。额外的质量会发生什么变化？它直接转化为能量，在我们的星球上显示为阳光。
　　#相对论#