有人说爱因斯坦的理论实用性不强？这9个科学应用你每天都会接触
有人说爱因斯坦的理论实用性不强？这9个科学应用你每天都会接触
爱因斯坦被誉为二十世纪最伟大的科学家，他的相对论广为人知。但你知道吗？爱因斯坦的理论不仅停留在学术层面，它们已经深深融入我们的日常生活。从早上起床到晚上入睡，你可能每天都在不知不觉中使用着基于相对论的科技产品。本文将为你揭示爱因斯坦理论在日常生活中的9大应用。
“智慧的真正标志不是知识，而是想象力”：阿尔伯特·爱因斯坦
相对论的基本概念
“时空告诉物质如何运动；物质告诉时空如何弯曲。”
爱因斯坦最非凡的一点是，他完成并发展了自己所有的奇妙想法，其中最著名的是关于相对论的“思想实验”：对高度程式化的事物状态进行仔细的想象评估。1907年，其中一件事让他产生了后来被他称为“最快乐的想法”：有人从房顶上掉下来不会感觉到自己的体重。他意识到，自由落体中的物体不会感受到重力。但是重力产生的弯曲轨迹又是什么？例如高尔夫球的飞行轨迹或行星的轨迹，似乎意味着存在某种推拉作用。如果高尔夫球和行星，像从房顶上掉下来的人一样，感觉不到任何推力或拉力，那为什么它们没有保持直线运动呢？
这一思想使他提出了他最伟大的理论——广义相对论。他断言，像光线一样自由下落的物体，在时空中遵循直线运动。但是这个时空本身是弯曲的。使它弯曲的是质量。根据爱因斯坦的说法，重力不是一种力，而是时空的扭曲。正如著名物理学家约翰·惠勒几十年后引用的话：“时空告诉物质如何运动；物质告诉时空如何弯曲。”
爱因斯坦以他的相对论而闻名，他的相对论实际上包括两个理论——广义和狭义相对论。这两种理论合在一起为我们勾勒出了一副崭新的时空图景。
狭义相对论
它主要处理一种特殊情况，即运动是匀速的，即物体以恒定的速度直线运动。因此得名“狭义”。这个理论有两个要点：
- 所有以匀速直线运动的观察者，其物理定律都是一样的。
- 对于所有的观察者来说，光速是相同的，不管他们相对于光源怎样运动
狭义相对论可以描述的结论是，比如：移动的时钟运行得更慢，移动的物体比我们日常经验所显示的要短。也给我们最著名的方程：E = mc²。这个方程说明能量和质量是相等的。
广义相对论
这个理论处理涉及加速度或曲线的情况，比如运动物体路径上的弯曲。所以它解释了任何运动的“一般情况”，并构成了我们理解重力的基础。
它预言了一些惊人的事情，比如光被重力偏转。它还预测了黑洞的存在。它表明空间和时间是灵活的，并且再不断扩展。换句话说，这意味着我们的宇宙一直在膨胀。
更多预言
狭义相对论稳定了时空之间的联系。但是他的广义相对论描述了物质和时空之间的相互作用以及物质如何弯曲时空场。
什么是时空
- 宇宙有三维空间，但也有第四维空间，即“时间”。它们一起构成了时空连续体或时空。
如果宇宙只是一个空的空间，时空场将会是平的，如下图所示：
但是如果有一个物体的质量产生了引力场，它就会弯曲时空，如下面的截图所示。这就解释了行星是如何在空间中运动的。它们绕太阳的轨道是弯曲的，因为太阳使它周围的时空弯曲。
时间膨胀
他还描述了两个相对运动的物体将经历不同的时间流逝。如果两个物体处于不同的引力场中，也会发生这种情况。例如，地面上的时钟和飞机上的时钟以不同的速率滴答作响。全球定位系统还必须考虑时间膨胀，以补偿地面设备和空间卫星之间的时间差（这是一个不同的重力场）。
爱因斯坦理论的日常用途
从早上醒来到晚上入睡，大部分都是由爱因斯坦的作品塑造的。你甚至一步都不能不撞上爱因斯坦。爱因斯坦关于光电效应的论文只是爱因斯坦1905年发表的几篇论文之一，这些论文从根本上改变了物理学家看待世界的方式。
Q1. 你的闹钟会在早上6点准时叫醒你，因为它与国家的原子钟同步，并通过环绕地球的全球定位卫星（GPS）每秒进行校准。如果那颗卫星不能修正相对论的影响，也就是爱因斯坦最著名的发现，GPS信号将会有很多错误，以至于他们的数据将毫无意义。
Q2. 爱因斯坦测量溶解在液体中的分子大小的公式
使科学家们有可能创造或改进数以千计的消费品，其中包括更好的剃须膏和牙膏。
Q3. 当你打开电视查看天气和交通状况时，这一切都习以为常，因为爱因斯坦宣称的光电效应最终导致了电视、摄像机和遥控器的发明。
Q4. 爱因斯坦对光子的认识
导致了20世纪先进电子发明的发展。这是他对量子效应的陈述，如果没有量子效应，我们就不会有手机、烟雾探测器、防盗报警器，也不会有超市或电梯可以自动打开的门。
Q5. 整个计算机和半导体领域的存在都归功于爱因斯坦。如果没有他所做的工作，我们今天可能就没有电脑了。
Q6. 激光唱机和DVD播放机使用激光，爱因斯坦在1917年首次提出激光理论，推进他在光电效应和光伏效应方面的工作。我们现在甚至在每个超市收银台都有激光。
Q7. 像PET扫描这样的医学革命依赖于正电子，狭义相对论和量子理论暗示了正电子的存在。
Q8. 碳年代测定——多亏了爱因斯坦，我们可以测量化石的年代（E=mc²表明质量和能量是相互关联的，通过测量有机材料原子中原子核的衰变，我们可以测量它们已经存在了多久）。
Q9. 我们所有的日常消费品的存在，在很大程度上都要归功于制造方法，如果没有爱因斯坦对物质的原子理论的阐述，这些方法是行不通的。本质上，爱因斯坦对布朗运动的阐述证明了原子的存在。
这些伟大的工作是爱因斯坦花了十多年的时间完成的，而总结爱因斯坦的工作成就只用了我大约两个多小时的时间。所以我不确定我是否没有遗漏关于他某些方面的贡献。如果有，还请大家评论补充，一起学习，一起进步！