Теорията на относителността на Айнщайн в реалния живот

Ф ормулирана от Алберт Айнщайн в началото на 1905 г., теорията на относителността обяснява поведението на обектите в пространството и времето и може да се използва за предсказване на съществуването на черни дупки, огъване на светлината поради гравитацията и поведението на планетите в тяхната орбити. За това ни разказват от Live Science.

Според теорията, първо, няма "абсолютна" референтна рамка. Всеки път, когато измервате скоростта на даден обект, неговия импулс или как той преживява времето, тя винаги е във връзка с нещо друго. Второ, скоростта на светлината е една и съща, независимо кой я измерва или колко бързо се движи човекът, който я измерва. Трето, нищо не може да се движи по-бързо от светлината.

Всъщност има няколко примера за теорията на относителността, които можем да видим в ежедневния си живот и технологиите, които използваме днес, които показват, че Айнщайн е бил прав. Ето някои примера за това как виждаме теорията на относителността в действие:

1) Електромагнити

Томас Мур, професор по физика в Pomona College в Клеърмонт, Калифорния, използва принципа на относителността, за да демонстрира закона на Фарадей, който гласи, че променящото се магнитно поле създава електрически ток. „Тъй като това е основният принцип зад трансформаторите и електрическите генератори, всеки, който използва електричество, изпитва ефектите на относителността“, каза Мур пред Live Science.

2) GPS навигации

За да може GPS навигацията на вашия автомобил да функционира толкова точно, колкото трябва, сателитите трябва да вземат предвид релативистичните ефекти, според PhysicsCentral. Това е така, защото въпреки че спътниците не се движат толкова бързо като светлината, те все пак се движат доста бързо. Сателитите също така изпращат сигнали до наземните станции на Земята. Всички тези станции и GPS технологиите в автомобилите или смартфоните изпитват по-високи ускорения от сателитите в орбита поради гравитацията.

За да постигнат тази прецизна точност, спътниците използват часовници, които са с точност до няколко наносекунди (милиардни от секундата). 

3) Жълтият цвят на златото

Златото е тежък елемент и вътрешните му електрони се движат достатъчно бързо, така че релативистичното увеличаване на масата и свиването на дължината да са значителни, според изявление от Хайделбергския университет в Германия. В резултат на това електроните се въртят около ядрото по по-къси пътища, с повече импулс. Електроните във вътрешните орбитали носят енергия, която е по-близка до енергията на външните електрони, а дължините на вълните, които се абсорбират и отразяват, са по-дълги. По-дългите дължини на вълните на светлината означават, че част от видимата светлина, която обикновено се отразява, абсорбира и е в синия край на спектъра. Бялата светлина е смесица от всички цветове на дъгата, но в случая на златото, когато светлината се абсорбира и излъчва отново, дължините на вълните обикновено са по-дълги. Това означава, че в сместа от светлинни вълни, която виждаме, има по-малко синьо и виолетово. Тъй като жълтата, оранжевата и червената светлина са с по-дълги вълни от синята светлина, златото изглежда жълтеникаво, според BBC.

4) Устойчивостта на златото на корозия

Релативистичният ефект върху електроните на златото е една от причините то да не корозира или да не реагира лесно с нищо друго, според статия от 1998 г. в списанието Gold Bulletin.

Тъй като електроните в златото са "по-тежки", отколкото трябва да бъдат, тъй като се движат почти толкова бързо колкото светлината, увеличавайки масата си, те се държат по-близо до атомното ядро. Това означава, че най-външният електрон е малко вероятно да бъде там, където може да реагира с каквото и да било, също толкова вероятно е да е сред електроните, които са близо до ядрото.

5) Течен живак

Живакът също е тежък атом, като електроните му се държат близо до ядрото поради тяхната скорост и последващо увеличаване на масата. Връзките между живачните атоми са слаби, така че живакът се топи при по-ниски температури и обикновено е течен, когато го видим, според Chemistry World.

6) Старите телевизори

До началото на 2000-те повечето телевизори и монитори имаха екрани с електроннолъчева тръба. Електроннолъчева тръба работи чрез изстрелване на електрони към повърхността на фосфора с голям магнит. Всеки електрон прави осветен пиксел, когато удари задната част на екрана, и електроните се изстрелват, за да накарат картината да се движи със скорост до 30% от скоростта на светлината. Релативистичните ефекти са забележими и когато производителите оформяли магнитите, те трябвало да вземат предвид тези ефекти, според PBS News Hour.

7) Светлината

Исак Нютон предположи, че съществува абсолютна рамка на покой или външна перфектна референтна система, с която можем да сравним всички други референтни системи. Ако беше прав, щяхме да измислим друго обяснение за светлината, защото това изобщо нямаше да се случи.

„Не само че магнетизмът нямаше да съществува, но и светлината нямаше да съществува, защото относителността изисква промените в електромагнитното поле да се движат с крайна скорост вместо мигновено“, каза Мур. „Ако теорията на относителността не беше наложила това изискване... промените в електрическите полета щяха да се съобщават мигновено... вместо чрез електромагнитни вълни и както магнетизмът, така и светлината биха били ненужни."

8) Слънцето

Без най-известното уравнение на Айнщайн - E = mc^2 - "слънцето и останалите звезди нямаше да светят". В центъра на слънцето интензивните температури и налягания непрекъснато притискат четири отделни водородни атома в един хелиев атом, според държавния университет в Охайо. Масата на един хелиев атом е малко по-малка от тази на четири водородни атома. Какво се случва с допълнителната маса? Тя се преобразува директно в енергия, която се проявява като слънчева светлина на нашата планета.