你的生活和相对论有多近

相对论可以解释许多宇宙现象。如时空中物体如何运动；预言黑洞的存在；光线因引力而弯曲；水星运动的轨道等等。而且爱因斯坦的理论还产生了许多惊人的现象。例如，如果宇航员的速度相对地球来说很快的话，那么地球上的人会发现宇航员那里的时间流逝得更慢，这种现象称为时间膨胀。另外，如果宇航员接近一个引力很大的天体时，远处的人也会发现宇航员那里的时间流逝的更慢，这则是引力引起的时间膨胀。

我们知道，这些现象通常在大尺度宇宙层面或在接近光速的高速运动世界才会明显地体现出来，而在日常生活中，相对论似乎是派不上用场的。但事实上，在一些日常生活中的例子中，我们也可以感受到相对论的存在。

全球定位系统（GPS）需要相对论

为了让你的汽车中的GPS导航功能更加准确，GPS卫星必须考虑到相对论的效应。这是因为尽管卫星移动的速度并不接近于光速，但它们也足够快，速度约为每小时1万千米。根据狭义相对论，物体运动得越快，时间流逝得越慢，根据相对论公式计算，卫星上的时间要比地面的每天慢约7毫秒。另外，卫星处在离地球约20300千米的高空，而且还要向地面的接收站发射信号。这些接收站（包括汽车里的GPS设备）所处的引力强度都高于轨道中的卫星。根据广义相对论，引力越强的地方，时间流逝得越慢，这又会导致卫星上的时间要比地面的每天要快约45毫秒。把两种相对论效应合起来，这最终使得卫星上的时间要比地面的每天要快约38毫秒。

这看起来是一个很小的差别，但是GPS系统要求的精度要达到每天不能差几纳秒，而38毫秒则是38000纳秒。如果相对论的效应不考虑进去的话，那么只需要不到两分钟，GPS就会出现偏差，而一天下来，位置的差距可能就会达到10千米，因而会出现很大的误差。当GPS告诉你前方不到1千米以内有一个加油站时，结果你发现它在10千米之外的地方，这不坑人吗？所以说GPS系统必须考虑相对论效应。

磁场是电场的相对论效应

如果你每天都使用电，那么你得感谢相对论，因为它使得发电机可以工作。

电怎么会与相对论有关呢？我们知道，发电机的原理是电磁感应现象，不过你可能不知道的是，磁场其实是电场的相对论效应。下面我们来通过一个例子来讨论。

当一条导线有电流经过时，这说明导线里面有电子在定向移动。通常导线即使存在电流，也是始终保持电中性的，因为任何一段的导线里都存在着大致等量的质子（正电荷）和电子（负电荷）。但是，如果你在旁边放置一条与原来导线平行的有电流的导线，那么导线之间就会产生一个相互吸引或排斥的力，吸引还是排斥着取决于两条电流的方向（同向排斥、反向吸引）。这种力的存在，是因为运动的电荷会产生磁场并作用到两条导线上。

我们在高中课本里就已学过这种电磁效应，但有没有人想过，其实我们也可以完全不考虑磁场，用相对论即可解释这种现象。

如果两条平行导线电流都是朝着同一个方向，那么相对于电子来说，两条导线上的电子相对是不动的，是两条导线上的质子在运动。根据狭义相对论，对于电子来说，质子所处的参考系在运动方向上的长度会缩短，这种效应就是尺缩效应。由于尺缩效应，因而在电子看来，两条导线上的质子似乎更加密集，所以每段导线里的正电荷比负电荷更多。因为相同的电荷会互相排斥，这样两条导线之间就产生了斥力。

不过，如果两条导线的电流相反，就会产生吸引力。因为我们如果先从第一条线上的电子视角来看，那么第二条线上的电子运动得更快，根据尺缩效应，那里的电子看起来更加密集，这样第二条导线看起来存在净负电荷。与此同时，第一条导线则存在净正电荷，而相反的电荷会互相吸引。

我们可以发现，不需要磁场概念，就可以通过电场的相对论效应解释两条导线之间的相互作用。通过对比，我们就可以认为磁场实际上就是电场的相对论效应。怪不得曾有科学家认为，如果相对论早些问世，电磁理论就不会出现了。

黄金的颜色来自相对论效应

没有相对论效应，黄金的颜色将会是银色，就像银等其他金属一样。

其他的金属，例如金属银，并不吸收可见光，它们会把可见光直接反射回去。不过它会吸收紫外线，然后再发射出各种其他的可见光，使得银具有银色。之所以这样，是因为紫外线可以使得银原子中的一些电子从能量较低的轨道跃迁到较高的轨道。然后，这些电子又会跃迁到各种能量较低的轨道，同时产生光子，这些光子频率比紫外线低，就是我们可以看见的各种光。

按理来说，金也可以吸收紫外线，使得电子从能量较低的轨道跃迁到较高的轨道。但是金具有更大的原子数，原子核对电子具有更大的电磁力。力变得更强，金原子内的电子必须运动得更快，这样才能避免“掉入”原子核中。其中最内层的电子的运动速度超过了光速的一半。这时相对论效应就凸现出来了。我们知道，电子的轨道是越到外层能级越高，而根据狭义相对论，物体运动得越快，其质量就越大，这就意味着那些内层电子更重，具有更多的能量。而外层电子受到的相对论效应较小，最终使得内层电子的能级与外层电子的能级相差减小。

能级差对应着所吸收的光子的能量。金原子中的能级差减小了，那么金原子得需要吸收频率更低的光子，来使得电子发生跃迁，而它所吸收的光则是蓝光。也就是说金可以吸收蓝光，并辐射出比比蓝光频率更低的其他光，如红光和绿光等。没有了蓝光，剩下的就混合成金**。所以说，黄金的颜色是一种相对论效应。

相对论效应使得黄金呈现金**以外，也使得黄金不容易被腐蚀。金原子的最外层只有一个电子，但是它的化学性质却不像钙或锂那样活泼。相反，根据前面所说的，金原子中的电子运动的更快，其质量更重，这样这个外层电子比其他原子里的外层电子更重，它更加接近原子核。这意味着外层的电子不太可能与外界接触，这使得它的化学性质不活泼。

相对论效应还可以解释汞（水银）为什么在常温下是液体。因为汞也是一个很重的原子，相对论效应使得电子更重，原子核与电子更加接近。这样，汞原子中的电子与其他汞原子中的电子之间的作用力就变得弱了，汞原子之间不能形成很强的结合力，使得汞在常温下就处在液体状态。

核电站和超新星

狭义相对论中，存在一个重要的推论，那就是质量和能量等价。具体就是说，一个物体或系统的能量可以用它的质量来衡量，其关系是就是E=mc2。其中一个重要的结果就是，核反应中出现质量亏损，这意味着有巨大的能量释放出来。这是核电站工作的原理，也是太阳照耀的原因。另一个重要的体现则是在超新星爆发之中，即大质量恒星的爆死。超新星爆发的存在，才给了地球生命诞生的可能，因为比铁更重的元素，几乎都是由超新星爆发产生的。

电视广告明星 周弘

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比如说现在的卫星定位系统GPS,因为以前没有考虑到相对论中的时间相对性,所以定位误差实在太大,把相对论考虑进去后,就消除了相对性误差还有一个就是运用相对论著名质能方程E=mc2,就是 靠这个 方程才造出了 原子弹还有一些对相对论的应用还 在研究中

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