تکنولوژی

8 روشی که می توانید نظریه نسبیت را در زندگی روزمره ببینید



در سال 1905/1284 میلادی آلبرت انیشتین نظریه نسبیت خود را مطرح کرد و توانست با آن رفتار اجسام در فضا و زمان را توضیح دهد. علاوه بر این، این نظریه قادر به پیش بینی وجود اجسامی مانند سیاهچاله ها و توصیف پدیده های غیرقابل توضیح زمان خود بود. این نظریه بسیار ساده است. نخست، این نظریه می گوید که هیچ چارچوب مرجعی در جهان «مطلق» نیست. این بدان معنی است که خواص فیزیکی یک جسم، مانند سرعت و تکانه آن، همیشه به چیزی (یعنی چارچوب مرجع) بستگی دارد. سپس این نظریه سرعت نور را مطلق می داند; یعنی مهم نیست چه کسی از کجا و چگونه سرعت نور را اندازه می گیرد، این سرعت همیشه ثابت است. همچنین، هیچ چیز نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند. یعنی سرعت حرکت اجسام در جهان حدی دارد و این سرعت نور است، مفاهیمی که نظریه نسبیت به ما ارائه می دهد بسیار عمیق است. به عنوان مثال، این نظریه نشان می‌دهد که اگر فضانوردی با سرعت بسیار بیشتری «نسبت به» زمین حرکت کند، زمان برای او کندتر از افراد روی زمین حرکت می‌کند که به پدیده اتساع زمان معروف است. هر جرمی که در یک میدان گرانشی قوی قرار گیرد، شتاب می گیرد و در نتیجه دچار اتساع زمانی می شود.علاوه بر این، فضاپیمای این فضانورد دچار انقباض طول می شود. این پدیده به این معنی است که اگر بتوانید در یک نقطه از این فضاپیما عکس بگیرید، می بینید که طول فضاپیما در جهت حرکت آن کوچک شده است. البته، از آنجایی که فضانورد در سفینه فضایی “نسبتا” در حال استراحت است، همه چیز برای او عادی به نظر می رسد. با این حال، برای تجربه اثرات نسبیتی نیازی به یک سفینه فضایی ندارید که با سرعت نزدیک به نور حرکت می کند. این را ببینید. همین حالا ، در حالی که شما در حال خواندن این مقاله هستید، اتفاقاتی در زندگی روزمره ما در حال رخ دادن است که بدون نظریه نسبیت امکان پذیر نیست، این بار در دیجیاتو به سراغ پدیده های نسبیتی رفته ایم که به راحتی می توان آنها را در زندگی روزمره مشاهده کرد. 1. ماهواره ها برای ناوبری GPS در مدار زمین کار می کند تا بتواند موقعیت دقیق شما را بر روی تلفن همراه شما نشان دهد. البته از آنجایی که این ماهواره ها با سرعت بالا به دور زمین می چرخند، باید اثرات نسبیتی را در نظر بگیرند تا بتوانند موقعیت شما را در نقشه نشان دهند. زمان و مکان دقیق آنها حرکت نمی کنند اما سرعت بالای آنها نسبت به ما بر دقت اطلاعات آنها تاثیر می گذارد.این ماهواره ها سیگنال هایی را به ایستگاه های مخابراتی روی زمین به طوری که همیشه با هم هماهنگ باشند. برای کار بسیار دقیق، این ماهواره ها دارای ساعت هایی هستند که در عرض چند نانوثانیه کار می کنند. زیرا این ماهواره ها تا ارتفاع تقریبا 20 هزار کیلومتری از سطح زمین و با سرعت ده هزار کیلومتر بر ثانیه کار می کنند. در این شرایط اتساع زمانی با سرعت 4 میکروثانیه در روز اتفاق می افتد. علاوه بر این اجسامی که روی زمین وجود دارند به دلیل قرار گرفتن در میدان گرانشی قوی دچار تاخیر زمانی می شوند و این زمان به 7 میکروثانیه می رسد که اگرچه این تفاوت کم به نظر می رسد اما کاملا محسوس است. اگر GPS شما بر اساس تئوری نسبیت کار نمی کند، در پایان روز موقعیت شما را تا حدود 8 کیلومتر اشتباه نشان می دهد. الکترومغناطیس یک اثر نسبیتی است که با دینام به وضوح می توانید آن را ببینید. اگر یک حلقه سیم بردارید و آن را در یک میدان مغناطیسی حرکت دهید، می توانید یک جریان الکتریکی ایجاد کنید. الکترون های داخل سیم تحت تاثیر میدان مغناطیسی حرکت می کنند و این باعث ایجاد جریان می شود حال تصور کنید مدار سیم ثابت است و میدان مغناطیسی را حرکت می دهیم (مانند آهنربا). در این حالت، خود الکترون ها حرکت نمی کنند، اما جریانی همچنان در سیم رخ می دهد. این نشان می دهد که در این آزمایش هیچ چارچوب مرجعی بهتر از دیگری نیست. می توان گفت هرکسی که از الکتریسیته استفاده می کند تاثیر نظریه نسبیت را به وضوح احساس می کند الکترومغناطیس ها نیز با نظریه نسبیت کار می کنند. هنگامی که جریانی به سیم اعمال می شود، الکترون ها شروع به حرکت در سراسر ماده می کنند. در حالت عادی به نظر می رسد که این سیم هیچ بار الکتریکی ندارد، اما وقتی سیم دیگری با جریان مستقیم در کنار آن قرار می دهیم، می بینیم که این سیم ها دفع یا جذب می شوند. (دفعه و جاذبه سیم ها به جهت جریان ها بستگی دارد.) 3- رنگ اکثر فلزات روشن است زیرا الکترون های آنها برانگیخته شده و همیشه در اوربیتال های مختلف داخل اتم قرار می گیرند. برخی از فوتون هایی که به فلزات برخورد می کنند با طول موج بلندتری جذب و دوباره گسیل می شوند.طلا یکی از عناصر سنگین است که الکترون های موجود در آن با سرعت زیادی حرکت می کنند که جرم نسبیتی ایجاد می کند و انقباض طول آن کاملا محسوس است. . در نتیجه الکترون ها در مسیر کوتاه تری به دور هسته اتم ها می چرخند و تکانه بیشتری می گیرند.الکترون های اوربیتال های داخلی انرژی مشابه الکترون های بیرونی دارند و طول موجی که منعکس می کنند بیشتر است. این بدان معناست که طول موج هایی که به طور معمول توسط سطح فلزات منعکس می شوند توسط طلا جذب می شوند و رنگی که از آن می بینیم به سمت زرد و نارنجی متمایل می شود. مقاومت طلا در برابر خوردگی اثر نسبیتی روی الکترون‌های طلا یکی از دلایلی است که طلا به راحتی با هیچ ماده‌ای خورده نمی‌شود یا واکنش نشان نمی‌دهد. اتم طلا تنها یک الکترون در بیرونی ترین پوسته خود دارد، اما هنوز به اندازه عناصر دیگر با یک الکترون در خارجی ترین لایه خود واکنش پذیر نیست. هسته اتم نزدیکتر است. این بدان معناست که بیشتر اوقات اتم بیرونی طلا در حالتی نیست که بتواند با ماده دیگری واکنش نشان دهد. جیوه مایع یکی از اتم های سنگین است و الکترون های آن مانند طلا با سرعت بالایی حرکت می کنند و در نتیجه جرم بیشتری احساس می شود. علاوه بر این، به همین دلیل، پیوند بین اتم های جیوه ضعیف است و در دماهای پایین به راحتی ذوب می شود. تلویزیون های قدیمی تا آغاز قرن بیست و یکم، تمام صفحه های تلویزیون از لوله های پرتو کاتدی استفاده می کردند. این لامپ ها با گسیل الکترون ها و برخورد آنها به صفحه فسفری و آهنربای بزرگ کار می کنند. برخورد هر الکترون به صفحه فسفری یک پیکسل نور ایجاد می کند. با شلیک هر یک از این الکترون ها، تصویر روی صفحه با سرعتی تا 30 درصد سرعت نور حرکت می کند و اثر نسبیت را به خوبی نشان می دهد. اسحاق نیوتن معتقد بود که در جهان یک چارچوب برهنه مطلق وجود دارد، یا با داشتن یک چارچوب مرجع کامل، می توانیم همه رویدادها را با آن اندازه گیری کنیم. اگر نظریه نیوتن درست بود، باید نظریه دیگری برای توضیح نور تعریف می کردیم. اگر نظریه نسبیت درست نبود، خورشید و تمام ستارگان جهان هرگز نمی درخشیدند. در مرکز ستاره منظومه ما، دما و فشار بالایی وجود دارد که چهار اتم هیدروژن را با هم فشرده می کند تا اتم های هلیوم را از طریق همجوشی هسته ای تشکیل دهند. جرم اتمی هلیوم کمی کمتر از چهار اتم هیدروژن است، اما بقیه جرم کجا می رود؟ بر اساس اصل هم ارزی جرم و انرژی، این جرم در نهایت به انرژی تبدیل می شود و حیات در ستارگان را ممکن می سازد.

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.