5 способів спостерігати теорію відносності Ейнштейна у повсякденному житті

Теорія відносності є однією з найзначніших наукових концепцій XX століття. Часто її сприймають як щось надто абстрактне, що не має відношення до повсякденного життя. Однак насправді це зовсім не відповідає дійсності.

Є кілька прикладів теорії відносності, які ми можемо спостерігати в реальному житті та технологіях, які ми використовуємо сьогодні. OBOZ.UA підготував кілька типових прикладів теорії відносності в дії.

Альберт Ейнштейн розпочав розробку теорії відносності в 1905 році, аби прояснити, як об'єкти взаємодіють у просторі та часі. Ця теорія, на перший погляд, виглядає досить простою. По-перше, не існує "абсолютної" системи координат: кожен раз, вимірюючи швидкість об'єкта, його імпульс або сприйняття часу, потрібно враховувати інші фактори. По-друге, швидкість світла залишається сталою, незалежно від того, хто проводить вимірювання або з якою швидкістю рухається спостерігач. По-третє, жоден об'єкт не може перевищити швидкість світла.

GPS-навігація

У кожному смартфоні, розумному годиннику, ноутбуці й так далі ви знайдете функцію "Система глобального позиціювання", а більш звично для нас - GPS. Кожен супутник несе на своєму борту атомний годинник, який тікає з точністю до однієї наносекунди.

Для забезпечення точної роботи GPS-навігації супутники повинні враховувати релятивістські ефекти. Це обумовлено тим, що, хоча супутники не досягають швидкості світла, їхня швидкість є досить значною. Супутники передають сигнали на наземні станції на Землі, які, в свою чергу, піддаються більш інтенсивному впливу гравітаційного прискорення, ніж супутники, що перебувають на орбіті. Таким чином, точність GPS залежить від урахування цих факторів.

За інформацією, наданою Американським фізичним товариством PhysicsCentral, супутники, що перебувають на висоті 20 300 кілометрів над поверхнею Землі та рухаються зі швидкістю близько 10 000 км/год, зазнають релятивістського затримки часу приблизно на 4 мікросекунди щодня. Якщо врахувати також гравітаційний вплив, ця затримка може зрости до близько 7 мікросекунд. Без урахування цих явищ, дані, отримані від GPS-супутників, ставали б некоректними вже через кілька хвилин. На перший погляд, така різниця може здаватися незначною, але для забезпечення високої точності GPS системи потрібні похибки на рівні наносекунд. В іншому випадку, помилки накопичуватимуться зі швидкістю приблизно 10 км на день, що зробило б використання GPS практично неможливим.

Ядерна зброя

Чи не найвідомішим "практичним наслідком" відкриттів Ейнштейна називають створення ядерної зброї.

"Один з наслідків теорії відносності та моделі чотиривимірного простору, який вона передбачає, є твердження, що всяка маса пропорційна енергії. Тобто, будь-яка частинка має енергію спокою. Таким чином, знаменита формула E=mc2 пояснила дефект маси при ядерному розпаді. Фактично, Ейнштейн заклав теоретичні основи для розробки ядерної зброї", - розповів в одному з інтерв'ю вчений, науковий співробітник Головної астрономічної обсерваторії НАН України Максим Василенко.

Проте Ейнштейн не мав безпосереднього зв'язку зі створенням ядерної зброї. Він рішуче виступав проти таких проектів і навіть підписав листа до президента Рузвельта, в якому закликав відмовитися від використання ядерної зброї.

Радар швидкості

Якщо ви коли-небудь отримували штраф за перевищення швидкості, можете подякувати Ейнштейну.

Світло розповсюджується у формі хвиль, які підпадають під вплив ефекту Доплера. Це явище стосується не лише хвиль, що випромінюються, але й тих, що відбиваються від об'єктів, що є основою для роботи радарних систем. Поліцейські детектори випромінюють інфрачервоні хвилі, які відбиваються від автомобілів, а потім аналізують частоту відбитих хвиль, що повертаються, щоб визначити швидкість транспортних засобів.

Завдяки спеціальній теорії відносності, розробленій Ейнштейном, а також постійній швидкості світла, радар має можливість здійснювати точні, практично миттєві вимірювання швидкості автомобіля, навіть коли поліцейський автомобіль також знаходиться в русі.

Рідкісний метал

Чому ртуть - рідка і має температуру плавлення мінус 39 С°, а золото - тверде, і має температуру плавлення 770 С°? Магія? Ні. Теорія відносності пояснює це. Ртуть також є важким атомом, електрони якого утримуються близько до ядра через їх швидкість і, як наслідок, отримуємо збільшення маси. Зв'язки між атомами ртуті слабкі, тому ртуть плавиться за нижчих температур і, зазвичай, є рідиною, коли ми її бачимо.

Старий телевізор

Приблизно до початку 2000-х років більшість телевізорів і моніторів використовували екрани з електронно-променевими трубками (ЕПТ). Принцип роботи ЕПТ полягає у вистрілюванні електронів на люмінофорну поверхню за допомогою потужного магнітного поля. Кожен електрон, що досягає задньої частини екрана, викликає світіння пікселя, а електрони активують зображення, рухаючись зі швидкістю, що досягає 30% швидкості світла. Внаслідок цього релятивістські ефекти стали помітними, і виробники змушені були враховувати їх при проектуванні магнітів.

Ці принципи не мають застосування для рідкокристалічних або плазмових телевізорів, оскільки ці типи пристроїв не залежать від електронних променів.

Раніше OBOZ.UA повідомляв, що нещодавнє дослідження, проведене вченими, поставило під сумнів теорію відносності Альберта Ейнштейна щодо чорних дір.