8 Būdai, Kaip Galite Pamatyti Einšteino Reliatyvumo Teoriją Realiame Gyvenime

{h1}

Santykis yra viena garsiausių xx amžiaus mokslo teorijų, tačiau kaip gerai tai paaiškina dalykus, kuriuos matome kasdieniame gyvenime?

Kosmologija

Pagrindinės pasekmės

8 Būdai, kaip galite pamatyti Einšteino reliatyvumo teoriją realiame gyvenime: kaip

Santykis yra viena garsiausių XX amžiaus mokslo teorijų, tačiau kaip gerai tai paaiškina dalykus, kuriuos matome kasdieniame gyvenime?

1905 m. Suformulavo Albertas Einšteinas, reliatyvumo teorija yra nuostata, kad fizikos dėsniai visur yra vienodi. Teorija paaiškina objektų elgesį erdvėje ir laike, ir ji gali būti naudojama numatyti viską nuo juodųjų skylių egzistavimo iki šviesos sulenkimo dėl sunkio jėgos, planetos Merkurijaus elgesio jo orbitoje.

Teorija apgaulingai paprasta. Pirma, nėra „absoliutaus“ atskaitos taško. Kiekvieną kartą matuojant objekto greitį, jo pagreitį ar tai, kaip jis patiria laiką, jis visada yra susijęs su kažkuo kitu. Antra, šviesos greitis yra tas pats, nesvarbu, kas ją matuoja, ar tai, kaip greitai važiuoja ją matuojantis asmuo. Trečia, niekas negali vykti greičiau už šviesą. [Susukta fizika: 7 protu nesuvokiami radiniai]

Garsiausios Einšteino teorijos reikšmė yra didžiulė. Jei šviesos greitis visuomet yra vienodas, tai reiškia, kad astronautas, einantis labai greitai Žemės atžvilgiu, matuoja sekundes, kurias žymi lėčiau, nei Žemės palydovas stebėtojas - laikas astronautui iš esmės sulėtėja - reiškinys vadinamas laiko išsiplėtimu.

Bet kuris objektas, esantis dideliame gravitacijos lauke, įsibėgėja, todėl jis taip pat patirs laiko išsiplėtimą. Tuo tarpu kosmonauto kosminis laivas patirs ilgio susitraukimus, o tai reiškia, kad jei jūs fotografuotumėte erdvėlaivį, kai jis skrenda, jis atrodytų tarsi „pritemptas“ judėjimo kryptimi. Tačiau laive esančiam kosmonautui viskas atrodo normalu. Be to, atrodo, kad žmonių, gyvenančių Žemėje, masė padidės.

Bet jums nebūtinai reikia arti šviesos greičio priartinantį erdvėlaivį, kad pamatytumėte relativistinius efektus. Tiesą sakant, yra keletas reliatyvumo atvejų, kuriuos galime pamatyti kasdieniame gyvenime, ir net technologijos, kurias naudojame šiandien, rodo, kad Einšteinas buvo teisus. Štai keletas būdų, kaip matome reliatyvumą veikiant.

Elektromagnetai

elektros perdavimo bokštai

Elektros perdavimo bokštai palaiko laidus, kuriais elektra nešama iš elektrinių į namus.

Magnetizmas yra reliatyvistinis poveikis, ir jei naudojate elektrą, galite dėkoti reliatyvumui už tai, kad generatoriai išvis dirba.

Paėmę vielos kilpą ir perėję ją per magnetinį lauką, sukuriate elektros srovę. Įkrautas daleles vieloje veikia kintantis magnetinis laukas, kuris verčia kai kuriuos iš jų judėti ir sukuria srovę.

Bet dabar pavaizduokite laidą ramybėje ir įsivaizduokite, kaip magnetas juda. Tokiu atveju laidoje esančios įkrautos dalelės (elektronai ir protonai) nebejuda, todėl magnetinis laukas neturėtų jų paveikti. Bet taip yra, ir srovė vis tiek teka. Tai rodo, kad nėra privilegijuoto principo.

Tomas Moore'as, fizikos profesorius Pomonos koledže Klarmonte, Kalifornijoje, naudoja reliatyvumo principą, kad parodytų, kodėl Faraday'o įstatymas, teigiantis, kad kintantis magnetinis laukas sukuria elektros srovę, yra tikras.

"Kadangi tai yra pagrindinis transformatorių ir elektros generatorių principas, kiekvienas, naudojantis elektros energiją, patiria reliatyvumo poveikį", - teigė Moore'as.

Elektromagnetai veikia ir reliatyviai. Kai per laidą teka nuolatinė elektros srovė (DC), elektronai dreifuoja per medžiagą. Paprastai viela atrodo elektriškai neutrali, be grynojo teigiamo ar neigiamo krūvio. Tai pasekmė, turint maždaug tokį patį skaičių protonų (teigiamų krūvių) ir elektronų (neigiamų krūvių). Bet, jei šalia jos įdėsite kitą laidą su nuolatinės srovės srove, laidai pritraukia arba atstumia vienas kitą, atsižvelgiant į tai, kuria kryptimi juda srovė. [9 įdomūs faktai apie magnetus]

Darant prielaidą, kad srovės juda ta pačia kryptimi, pirmojo laido elektronai mato, kad elektronai, esantys antroje laidoje, nejuda. (Daroma prielaida, kad srovės yra maždaug tokio pat stiprumo). Tuo tarpu, žiūrint iš elektronų perspektyvos, abiejuose laiduose esantys protonai atrodo tarsi juda. Dėl reliatyvistinio ilgio susitraukimo jie atrodo labiau išdėstyti, todėl laido ilgis yra daugiau teigiamas, nei neigiamas. Kadangi panašūs mokesčiai atstumia, abu laidai taip pat atstumia.

Srovės, esančios priešingomis kryptimis, sukelia trauką, nes pirmojo laido požiūriu elektronai, esantys kitame laide, yra labiau sutraukti, sukuriant neigiamą grynąjį krūvį. Tuo tarpu pirmosios laido protonai sukuria grynąjį teigiamą krūvį, o priešingi krūviai traukia.

Globali padėties nustatymo sistema

8 Būdai, kaip galite pamatyti Einšteino reliatyvumo teoriją realiame gyvenime: einšteino

Kad jūsų automobilio GPS navigacija veiktų taip tiksliai, kaip ir ji, palydovai turi atsižvelgti į reliatyvistinį poveikį. Taip yra todėl, kad nors palydovai nejuda beveik su šviesos greičiu, jie vis tiek juda gana greitai. Palydovai taip pat siunčia signalus antžeminėms stotims Žemėje. Šios stotys (ir GPS įrenginys jūsų automobilyje) dėl sunkio jėgos patiria didesnį pagreitį nei orbitoje esantys palydovai.

Norėdami gauti tikslų tikslumą, palydovai naudoja laikrodį, kurio tikslumas yra kelias milijardines sekundes (nanosekundės). Kadangi kiekvienas palydovas yra 12 600 mylių (20 300 km) virš Žemės ir juda maždaug 6 000 mylių per valandą (10 000 km / h) greičiu, egzistuoja reliatyvistinis laiko išsiplėtimas, kuris kasdien siekia maždaug 4 mikrosekundės. Pridėkite gravitacijos poveikį ir figūra padidėja iki maždaug 7 mikrosekundžių. Tai yra 7000 nanosekundžių.

Skirtumas yra labai realus: jei nebūtų atsižvelgiama į reliatyvistinius efektus, GPS įrenginys, kuris jums pasakys, kad nutolote iki artimiausios degalinės pusės mylios (0,8 km), būtų nuvažiavęs tik vieną dieną 5 myles (8 km). [10 populiariausių išradimų, pakeitusių pasaulį]

Geltona aukso spalva

Auksiniai grynuoliai

Dauguma metalų yra blizgūs, nes atomų elektronai šokinėja iš skirtingų energijos lygių, arba „orbitų“. Kai kurie fotonai, patekę į metalą, absorbuojami ir vėl skleidžiami, nors esant ilgesniam bangos ilgiui. Vis dėlto matomiausia šviesa tiesiog atsispindi.

Auksas yra sunkus atomas, todėl vidiniai elektronai juda pakankamai greitai, kad reikšmingas relativistinės masės padidėjimas, taip pat ilgio susitraukimas. Dėl to elektronai sukasi aplink branduolį trumpesniais keliais, suteikdami daugiau impulsų. Vidiniuose orbitose esantys elektronai neša energiją, artimesnę išorinių elektronų energijai, o absorbuojami ir atspindimi bangos ilgiai yra ilgesni. [Apgailėtina „Sparkle“ galerija: 13 paslaptingų ir prakeiktų brangakmenių]

Ilgesni šviesos bangos ilgiai reiškia, kad dalis matomos šviesos, kuri paprastai tik atsispindi, absorbuojama, o šviesa yra mėlyname spektro gale. Balta šviesa yra visų vaivorykštės spalvų derinys, tačiau aukso atveju, kai šviesa sugeriama ir vėl skleidžiama, bangos ilgiai paprastai būna ilgesni. Tai reiškia, kad šviesos bangų mišinyje yra mažiau mėlynos ir violetinės spalvos. Dėl to auksas atrodo gelsvos spalvos, nes geltonos, oranžinės ir raudonos šviesos bangos ilgis yra ilgesnis nei mėlynos.

Auksas nerūdija lengvai

Šiuo metu didžiausias gyvsidabrio taršos šaltinis yra nedidelės apimties arba „amatininkų“ aukso kasyba.

Šiuo metu didžiausias gyvsidabrio taršos šaltinis yra nedidelio masto ir „amatininkų“ aukso kasyba.

(Vaizdo kreditas: auksinių grynuolių vaizdas per „Shutterstock“)

Reliatyvistinis poveikis aukso elektronams taip pat yra viena iš priežasčių, dėl kurių metalas korozijos nesukelia ir nereaguoja su niekuo kitu.

Aukso išoriniame apvalkale yra tik vienas elektronas, tačiau jis vis tiek nėra toks reaktyvus kaip kalcis ar ličio. Vietoj to, aukso elektronai, „sunkesni“ nei turėtų būti, visi laikomi arčiau atominio branduolio. Tai reiškia, kad tolimiausias elektronas greičiausiai nėra toje vietoje, kur jis gali sureaguoti su bet kuo - jis yra lygiai taip pat greičiausiai tarp savo kolegų elektronų, kurie yra arti branduolio.

Gyvsidabris yra skystis

Skystas gyvsidabris

Panašus į auksą, gyvsidabris taip pat yra sunkusis atomas, kurio elektronai laikomi arti branduolio dėl jų greičio ir dėl to didėjančios masės. Naudojant gyvsidabrį, ryšiai tarp jo atomų yra silpni, todėl gyvsidabris lydosi žemesnėje temperatūroje ir paprastai yra skystis, kai mes jį matome.

Tavo senas televizorius

Senas televizorius

Tik prieš kelerius metus dauguma televizorių ir monitorių turėjo katodinių spindulių vamzdžių ekranus. Katodinio spindulio vamzdis veikia dideliu magnetu šaudydamas elektronus į fosforo paviršių. Kiekvienas elektronas sukuria apšviestą pikselį, kai jis atsitrenkia į ekrano galą. Elektronai išsiliejo, kad vaizdas judėtų šviesos greičiu iki 30 procentų. Pastebimas relativistinis poveikis, ir gamintojai, formuodami magnetus, turėjo į tai atsižvelgti.

Šviesa

„Supernova“ liekana W49B

Supernovos liekana W498. Šis vaizdas sujungia infraraudonuosius vaizdus iš žemės (raudona, žalia) su rentgeno spinduliuotės duomenimis iš NASA „Chandra“ rentgeno observatorijos (mėlyna).

Jei Izaokas Newtonas būtų teisus manydamas, kad egzistuoja absoliutus poilsio režimas, mes turėtume sugalvoti kitokį šviesos paaiškinimą, nes tai visai neįvyks.

„Ne tik, kad neegzistuotų magnetizmas, bet ir nebūtų šviesos, nes dėl reliatyvumo reikia, kad elektromagnetinio lauko pokyčiai judėtų ribotu greičiu, o ne akimirksniu“, - teigė Moore iš Pomonos kolegijos. "Jei reliatyvumas neįtvirtintų šio reikalavimo... apie elektrinių laukų pokyčius būtų pranešama akimirksniu... o ne per elektromagnetines bangas, be to, nereikalingas ir magnetizmas, ir šviesa."


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Ieškai Bigfoot? Naujas Žemėlapis Rodo, Kur Ieškoti
Ieškai Bigfoot? Naujas Žemėlapis Rodo, Kur Ieškoti

Ar Augalai Turi Lytinių Santykių?
Ar Augalai Turi Lytinių Santykių?

Mokslas Naujienos


Ar Turėtumėte Jaudintis Dėl Mikroplastikos Buteliuose?
Ar Turėtumėte Jaudintis Dėl Mikroplastikos Buteliuose?

Ledynmečio Mamuto Kaulai, Aptikti Mičigano Fermoje
Ledynmečio Mamuto Kaulai, Aptikti Mičigano Fermoje

Kaip Spalvos Gauna Savo Vardus: Mūsų Vizijoje
Kaip Spalvos Gauna Savo Vardus: Mūsų Vizijoje

Ar Saulėtekiai Atrodo Kitaip Nei Saulėlydžiai?
Ar Saulėtekiai Atrodo Kitaip Nei Saulėlydžiai?

Slaptosios Tarnybos Skandalas: Kodėl Vyrai Perka Seksą
Slaptosios Tarnybos Skandalas: Kodėl Vyrai Perka Seksą


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com