相對(duì)論是愛因斯坦提出的,1905年愛因斯坦獲蘇黎世大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位,并提出光子假設(shè)、成功解釋了光電效應(yīng)(因此獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng));同年創(chuàng)立狹義相對(duì)論,1915年創(chuàng)立廣義相對(duì)論。
相對(duì)論的應(yīng)用:
相對(duì)論主要在兩個(gè)方面有用:一是高速運(yùn)動(dòng)(與光速可比擬的高速),一是強(qiáng)引力場(chǎng)。
在醫(yī)院的放射治療部,多數(shù)設(shè)有一臺(tái)粒子加速器,產(chǎn)生高能粒子來(lái)制造同位素,作治療或造影之用。氟代脫氧葡萄糖的合成便是一個(gè)經(jīng)典例子。由于粒子運(yùn)動(dòng)的速度相當(dāng)接近光速(0.9c-0.9999c),故粒子加速器的設(shè)計(jì)和使用必須考慮相對(duì)論效應(yīng)。
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星上的原子鐘,對(duì)精確定位非常重要。這些時(shí)鐘同時(shí)受狹義相對(duì)論因高速運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的時(shí)間變慢(-7.2μs/日),和廣義相對(duì)論因較(地面物件)承受著較弱的重力場(chǎng)而導(dǎo)致時(shí)間變快效應(yīng)(+45.9μs/日)影響。相對(duì)論的凈效應(yīng)是那些時(shí)鐘較地面的時(shí)鐘運(yùn)行的為快。故此,這些衛(wèi)星的軟件需要計(jì)算和抵消一切的相對(duì)論效應(yīng),確保定位準(zhǔn)確。
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的算法本身便是基于光速不變?cè)淼?,若光速不變?cè)聿怀闪?,則全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)則需要更換為不同的算法方能精確定位。
過渡金屬如鉑的內(nèi)層電子,運(yùn)行速度極快,相對(duì)論效應(yīng)不可忽略。在設(shè)計(jì)或研究新型的催化劑時(shí),便需要考慮相對(duì)論對(duì)電子軌態(tài)能級(jí)的影響。同理,相對(duì)論亦可解釋鉛的6s惰性電子對(duì)效應(yīng)。這個(gè)效應(yīng)可以解釋為何某些化學(xué)電池有著較高的能量密度,為設(shè)計(jì)更輕巧的電池提供理論根據(jù)。相對(duì)論也可以解釋為何水銀在常溫下是液體,而其他金屬卻不是。
由廣義相對(duì)論推導(dǎo)出來(lái)的重力透鏡效應(yīng),讓天文學(xué)家可以觀察到黑洞和不發(fā)射電磁波的暗物質(zhì),和評(píng)估質(zhì)量在太空的分布狀況。
值得一提的是,原子彈的出現(xiàn)和著名的質(zhì)能關(guān)系式(E=mc2)關(guān)系不大,而愛因斯坦本人也肯定了這一點(diǎn)。質(zhì)能關(guān)系式只是解釋原子彈威力的數(shù)學(xué)工具而已,對(duì)實(shí)作原子彈意義不大。
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