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目前世界上有哪些产品是利用爱因斯坦相对论做出来的?
相对论已是错误理论无疑,但他的思维实验已严重影响了百年来后代科研人员的思维方法,如十维时空、十八维时空说法层出无穷,想像代替了严谨,推论代替了实证,使科学理论越来越玄,科学成果则越来越少。
相对论作为人类史上最伟大的理论之一,传播甚广。相对论在历史的长河上无数次地被证实了正确性,更被应用在各种各样的设备和产品中。
然而,仍然有不少答案将相对论错误的介绍在了一些其他的应用上,因此,本文将通过以下两个方面进行回答,即相对论应用的辟谣与相对论理论正确应用的实例。
在爱因斯坦自传中,曾经提到了相对论中著名质能方程和***的关系,现摘出并翻译如下:质能方程作为描述质量和能量关系的数学公式,可以定量的解释和宏观的分析***的爆炸威力,然而,却不能直接指导***的设计和制造。
因此,***应用了相对论理论这一说法实为谣言。
全球定位系统(GPS)是一种基于卫星的无线电导航系统,它为全球的GPS接收器提供地理位置和时间信息,在地球上或地球附近的任何地方,只要有4颗或4颗以上GPS卫星则可以实现信息的传递。
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***:GPS卫星视觉示例,其与地球一起运动
GPS卫星携带非常稳定的原子钟,这些原子钟彼此同步,并与地面时钟保持同步,同时与在地面上产生的任何偏离真实时间的偏差都要被纠正。同样,卫星的位置也非常精确。GPS接收器也有时钟,但它们不那么稳定,也不那么精确。每一颗GPS卫星不断地发送一个无线电信号,其中包括当前的时间和关于其位置的数据。由于无线电波的速度是恒定的,并且与卫星的速度无关,所以卫星发射信号到接收信号之间的时间差与卫星到接收信号的距离成正比。GPS接收机监视多颗卫星,并通过求解方程来确定接收机的精确位置及其与真实时间的偏差。只要至少四颗卫星在接收器的视野内,那么就可以计算出四个未知数(三个位置坐标和时钟与卫星时间的偏差),实现定位测量。
狭义相对论和广义相对论的区别是,前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯性参照系)之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的***设下,广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。
而回旋加速器就是靠相对论来完成的。1930年,Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理论,他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转,多次反复地通过高频加速电场,直至达到高能量。
回旋加速器的发展经历了两个重要的阶段。前20年,人们按照劳伦斯的原理建造了一批所谓经典回旋加速器,其中最大的可生产44MeV的α粒子或22MeV的质子。但由于相对论效应所引起的矛盾和限制,经典回旋加速器的能量难以超过每核子20多MeV的能量范围。后来,人们基于1938年托马斯提出的建议,发展了新型的回旋加速器。因此,在1945年研制的同步回旋加速器通过改变加速电压的频率,解决了相对论的影响。利用该加速器可使被加速粒子的能量达到700MeV。使用可变的频率,回旋加速器不需要长时间使用高电压,几个周期后也同样可获得最大的能量。在同步回旋加速器中最典型的加速电压是10kV,并且,可通过改变加速室的大小(如半径、磁场),限制粒子的最大能量。
总之,爱因斯坦的相对论对人类的发展是极大的。
最直接的产品就是我们每天都在用的卫星导航定位系统,比如GPS定位还有我国的北斗定位系统!卫星定位系统就是利用了狭义光广义相对论原理!
狭义相对论表明,速度可以影响时间的快慢,也就是所谓的时间膨胀,速度越快时间流逝就相对越慢,只不过通常情况下我们都在低速世界,不可能感受到时间膨胀,但卫星定位系统要求非常精确,必须考虑到速度的影响,时间膨胀会让卫星上的时钟每天慢7微秒!
同时,广义相对论也表明引力同样可以影响时间,引力越强,时间流逝就相对越慢!而卫星的引力比地面的引力小,所以卫星上的时间就是速度更快,每天快45微秒,综合起来,卫星上的时间比地面上的时间每天***8微秒,要想保持一致,比如对卫星上的时钟进行校正,否则卫星定位系统会彻底失效!
除了卫星定位系统,还有核能的利用,比如核武器,核电站等,基本理论都是爱因斯坦相对论中的质能方程。当然,并不是说质能方程导致了核武器的出现,它只是一个基本理论,催生核武器诞生的并不是质能方程!就像我们都明白质能方程,但我们不会只要***!
相对论的应用还有粒子加速器,由于粒子的速度都接近光速,必须考虑粒子的时间膨胀效应,否则实验就无法进行下去!
同时,相对论还预言了引力波和黑洞,都已经科学家们发现!
有人可能会提出质疑:相对论如此伟大,为何没有太多实际应用的产品呢?不像牛顿的经典力学的应用挖我们生活中随处可见!
主要原因还是因为我们生活在低速世界,可以近似地认为就是生活在绝对时空里,当然统治我们世界的是牛顿的经典力学,而不是相对论!如果将来某天我们真正开启了星际旅行,以亚光速飞行,相对论会彻底统治我们的世界,相对论的应用也会随处可见!
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