ایتنا - آلبرت انیشتین در سال ۱۹۰۵ نظریه نسبیت را برای توضیح رفتار اشیاء در فضا و زمان مطرح کرد. این کار برجسته می‌تواند مواردی مانند وجود سیاه‌چاله‌ها، انحنای نور به دلیل گرانش و رفتار سیارات در مدارهایشان را پیش‌بینی کند و کاربردهایی نیز در زندگی روزانه داشته باشد.
پنجشنبه ۱۸ مرداد ۱۴۰۳ ساعت ۰۴:۰۰
کاربردهای نظریه نسبیت انیشتین در زندگی روزانه
به گزارش ایتنا و به نقل از لایوساینس، اساساً زمان برای فضانورد کندتر می‌گذرد و این پدیده به نام «اتساع زمان» شناخته می‌شود. در ادامه چند مثال رایج از نظریه نسبیت در عمل خواهیم دید.
الکترومغناطیس
مغناطیس یک اثر نسبیتی است و این را می‌توان در ژنراتورها مشاهده کرد. اگر یک حلقه سیم را از یک میدان مغناطیسی عبور دهید، جریان الکتریکی تولید می‌شود. ذرات باردار در سیم تحت تأثیر میدان مغناطیسی متغیر قرار می‌گیرند که برخی از آن‌ها را به حرکت وادار می‌کند و جریان ایجاد می‌شود.
اما حالا تصور کنید سیم ثابت است و آهنربا در حال حرکت می‌باشد. در این حالت، ذرات باردار در سیم (الکترون‌ها و پروتون‌ها) دیگر حرکت نمی‌کنند، بنابراین میدان مغناطیسی نباید بر آن‌ها تأثیر بگذارد. اما تأثیر می‌گذارد و جریان همچنان برقرار است. این مسئله نشان می‌دهد که هیچ چهارچوب مرجع ویژه‌ای وجود ندارد.
ناوبری جی‌پی‌اس
برای عملکرد دقیق ناوبری جی‌پی‌اس در خودرو، ماهواره‌ها باید اثرات نسبیتی را در نظر بگیرند. این این مسئله این است که حتی با اینکه ماهواره‌ها با سرعت نور حرکت نمی‌کنند، اما باز هم سرعت بالایی دارند. ماهواره‌ها سیگنال‌هایی را به ایستگاه‌های زمینی ارسال می‌کنند. این ایستگاه‌ها و فناوری جی‌پی‌اس در خودرو یا تلفن همراه، شتاب‌های بیشتری به دلیل گرانش نسبت به ماهواره‌ها در مدار تجربه می‌کنند.
ماهواره‌ها برای دستیابی به دقت بالا، از ساعت‌هایی استفاده می‌کنند که به دقت چند نانوثانیه هستند. هر ماهواره ۱۲۶۰۰ مایل بالاتر از زمین است و با سرعت حدود ۶۰۰۰ مایل در ساعت حرکت می‌کند، این مسئله باعث افزایش اتساع زمانی نسبیتی تا حدود ۴ میکروثانیه در روز می‌شود. با افزودن اثرات گرانش، اثر اتساع زمانی به حدود ۷ میکروثانیه می‌رسد.
رنگ زرد طلا
بیشتر فلزات براق هستند؛ زیرا الکترون‌ها در اتم‌ها از سطوح انرژی مختلف یا «اوربیتال‌ها» می‌پرند. برخی فوتون‌هایی که به فلز برخورد می‌کنند جذب و دوباره منتشر می‌شوند، اما در طول موجی بلندتر. با این حال، بیشتر نور مرئی منعکس می‌شود.
طلا یک عنصر سنگین است، بنابراین الکترون‌های داخلی آن به اندازه‌ای سریع حرکت می‌کنند که افزایش جرم نسبیتی و انقباض طول قابل توجه است. به همین دلیل، الکترون‌ها در مدارهای داخلی انرژی بیشتری دارند و طول موج‌های جذب و منعکس‌شده بلندتر هستند. این امر باعث می‌شود که نور مرئی که به طور معمول منعکس می‌شود، جذب گردد و نور در انتهای آبی طیف قرار بگیرد. بنابراین، طلا به رنگ زرد مایل به نارنجی دیده می‌شود.
مقاومت طلا در برابر خوردگی
اثر نسبیتی بر الکترون‌های طلا نیز یکی از دلایلی است که باعث می‌شود طلا زنگ نزند یا به راحتی با چیزی واکنش نشان ندهد. الکترون‌های طلا به دلیل حرکت نزدیک به سرعت نور، سنگین‌تر از آنچه باید باشند، هستند و به هسته اتم نزدیک‌تر می‌شوند. این نکته بدان معناست که الکترون خارجی به راحتی نمی‌تواند واکنش نشان دهد.
تلویزیون‌های قدیمی
تا حدود اوایل دهه ۲۰۰۰، بیشتر تلویزیون‌ها و مانیتورها صفحه‌های لوله کاتدی داشتند. لوله‌های کاتدی با شلیک الکترون‌ها به سطح فسفری با یک آهنربای بزرگ کار می‌کردند. هر الکترون یک پیکسل نورانی ایجاد می‌کرد و تصویر را با سرعتی تا ۳۰ درصد سرعت نور حرکت می‌داد. اثرات نسبیتی در اینجا قابل مشاهده هستند و هنگام شکل‌دادن آهنرباها، سازندگان باید این اثرات را در نظر می‌گرفتند.
خورشید
بدون معادله معروف انیشتین یعنی E = mc۲، خورشید و دیگر ستارگان نمی‌درخشیدند. در مرکز خورشید، دماها و فشارهای شدید چهار اتم هیدروژن را به یک اتم هلیوم تبدیل می‌کنند. جرم یک اتم هلیوم کمی کمتر از چهار اتم هیدروژن است. حال چه اتفاقی برای جرم اضافی می‌افتد؟ مستقیماً به انرژی تبدیل می‌شود و این انرژی به شکل نور خورشید به سیاره ما می‌رسد.
کد مطلب: 80149
