相對論是愛因斯坦提出的,1905年愛因斯坦獲蘇黎世大學物理學博士學位,并提出光子假設、成功解釋了光電效應(因此獲得1921年諾貝爾物理學獎);同年創立狹義相對論,1915年創立廣義相對論。
相對論的應用:
相對論主要在兩個方面有用:一是高速運動(與光速可比擬的高速),一是強引力場。
在醫院的放射治療部,多數設有一臺粒子加速器,產生高能粒子來制造同位素,作治療或造影之用。氟代脫氧葡萄糖的合成便是一個經典例子。由于粒子運動的速度相當接近光速(0.9c-0.9999c),故粒子加速器的設計和使用必須考慮相對論效應。
全球衛星定位系統的衛星上的原子鐘,對精確定位非常重要。這些時鐘同時受狹義相對論因高速運動而導致的時間變慢(-7.2μs/日),和廣義相對論因較(地面物件)承受著較弱的重力場而導致時間變快效應(+45.9μs/日)影響。相對論的凈效應是那些時鐘較地面的時鐘運行的為快。故此,這些衛星的軟件需要計算和抵消一切的相對論效應,確保定位準確。
全球衛星定位系統的算法本身便是基于光速不變原理的,若光速不變原理不成立,則全球衛星定位系統則需要更換為不同的算法方能精確定位。
過渡金屬如鉑的內層電子,運行速度極快,相對論效應不可忽略。在設計或研究新型的催化劑時,便需要考慮相對論對電子軌態能級的影響。同理,相對論亦可解釋鉛的6s惰性電子對效應。這個效應可以解釋為何某些化學電池有著較高的能量密度,為設計更輕巧的電池提供理論根據。相對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。
由廣義相對論推導出來的重力透鏡效應,讓天文學家可以觀察到黑洞和不發射電磁波的暗物質,和評估質量在太空的分布狀況。
值得一提的是,原子彈的出現和著名的質能關系式(E=mc2)關系不大,而愛因斯坦本人也肯定了這一點。質能關系式只是解釋原子彈威力的數學工具而已,對實作原子彈意義不大。
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