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10 façons de voir la théorie de la relativité d'Einstein dans la vraie vie

10 façons de voir la théorie de la relativité d'Einstein dans la vraie vie

En 1905, Albert Einstein, a développé sa théorie de la relativité. Ce travail révolutionnaire a changé la façon dont nous pensons et percevons le monde qui nous entoure, renversant des siècles de réflexion scientifique acceptée.

Mon analogie préférée pour la théorie vient de l'homme lui-même:

«Lorsque vous vous asseyez avec une gentille fille pendant deux heures, vous pensez que ce n’est qu’une minute, mais lorsque vous vous asseyez sur un poêle chaud pendant une minute, vous pensez que c’est deux heures. C'est de la relativité.» - Albert Einstein

À propos de la théorie elle-même

Pour la plupart, cela peut sembler une solution mathématique complexe à un problème ésotérique. Mais dans quelle mesure cela explique-t-il ce que nous voyons dans notre vie quotidienne?

Tout d'abord, une clarification s'impose. Lorsque nous nous référons à la théorie de la relativité, nous devons être un peu plus clairs.

La théorie spéciale de la relativité stipule que les lois de la physique sont égales dans l'univers à un objet ou un observateur stationnaire ou immobile. Dans le vide, la vitesse de la lumière est constante indépendamment de tout observateur. Il a introduit un nouveau cadre pour l'ensemble de la physique et proposé de nouveaux concepts d'espace et de temps.

Mais il y avait un problème, qu'en est-il de l'accélération et de la gravité? Einstein a passé les 10 années suivantes à essayer d'inclure l'accélération dans la théorie et a publié sa théorie de la relativité générale en 1915. Dans celle-ci, il a déterminé que les objets massifs provoquent une distorsion dans l'espace-temps, qui est ressentie comme la gravité.

Ces deux théories peuvent être considérées collectivement comme la théorie de la relativité. Il aide à expliquer le mouvement des planètes, l'effet de la gravité sur la lumière à l'existence de trous noirs.

Aussi complexe que la théorie puisse paraître, elle est en fait étonnamment simple. Premièrement, il n'y a pas de cadre de référence «absolu», donc de relativité. Chaque fois que vous mesurez la vitesse, l'élan ou le temps de passage d'un objet, c'est toujours en relation avec autre chose. Deuxièmement, la vitesse de la lumière est la constante pour la mesurer, qu'elle soit en mouvement ou non. Troisième, rien peut aller plus vite que la lumière.

Compte tenu de tout cela, comment voir les effets de la relativité dans la vie réelle? Découvrons-le.

1. Système de positionnement global

Sans compenser les effets relativistes, une unité GPS qui vous indique que c'est, disons, 0,8 km, jusqu'à la prochaine station-service serait à 8 km après seulement une journée.

«Parce qu'un observateur au sol voit les satellites en mouvement par rapport à eux, la Relativité Spéciale prédit que nous devrions voir leurs horloges tourner plus lentement», ont expliqué des chercheurs de l'Ohio State University.

[Source de l'image: Pixabay]

Pourquoi? Bien qu'ils ne se déplacent pas à la vitesse de la lumière, les satellites GPS vont assez vite (environ 6000 mph ou 10000 km / h). Facteur en ce qu'ils envoient des signaux à la surface de la Terre qui est sous une plus grande influence de la gravité terrestre. Cela provoque une petite mais pas imperceptible dilatation du temps relativiste qui ajoute environ 4 microsecondes par jour. Ajoutez les effets de la gravité et le chiffre monte à environ 7 microsecondes.

2. Tout ce qui brille n'est pas d'or

La plupart des métaux sont «brillants» parce que la plupart de la lumière est réfléchie avec une partie absorbée et réémise lorsque les électrons «sautent et tombent» dans les orbitales.

L'or, cependant, est un atome très lourd. Les électrons internes se déplacent si vite (près de la moitié de la vitesse de la lumière) que leur masse augmente et leur longueur se raccourcit sous les effets de la théorie de la relativité. Cela leur donne plus d'élan et des chemins plus courts.

Ces électrons ont presque autant d'énergie que ceux des enveloppes extérieures et donc les longueurs d'onde absorbées et réfléchies sont plus longues. Cela signifie que plus de lumière que la «normale» est absorbée, ce qui se trouve dans l'extrémité bleue du spectre.

Cela signifie que la lumière réfléchie par l'or contient moins de bleu et de violet, ce qui donne à l'or sa couleur jaunâtre puisque cette partie du spectre a une longueur d'onde plus longue que le bleu.

C'est un excellent article si vous voulez en savoir plus.

4. Revenir à l'or

La théorie de la relativité n'affecte pas seulement la couleur séduisante de l'or. Cela a également un impact sur la capacité de l'or, son incapacité à réagir avec d'autres matériaux.

L'or n'a qu'un seul électron dans sa coquille externe (selon le modèle naïf de Bohr), ce qui devrait le rendre hautement réactif (pensez au calcium ou au lithium). Comme l'or est un atome aussi massif ou lourd, ces électrons sont maintenus plus près du noyau. Cela signifie que les électrons sont moins susceptibles d'être influencés par d'autres atomes car ils sont plus susceptibles de faire la fête avec leurs collègues électrons d'or proches du noyau.

3. Électroaimants

Les électroaimants fonctionnent par relativité. Lorsque le courant continu traverse un seul fil, le matériau conducteur est électriquement neutre sans charge nette positive ou négative. Maintenant, mettons un autre fil identique à côté du premier.

En supposant que les courants se déplacent et de la même force, dans la même direction, les électrons du premier fil "voient" les électrons du second fil comme immobiles. Du point de vue des électrons, les protons des deux fils semblent bouger. En raison de la contraction de la longueur relativiste, ils semblent être plus rapprochés, il y a donc plus de charge positive par longueur de fil que de charge négative. Puisque des charges similaires se repoussent, les deux fils se repoussent également.

Inversez l'un des courants dans l'un des fils et vous obtiendrez l'effet inverse et ils vous attireront en créant un électroaimant - génial.

[Source vidéo: Veritasium]

5. Mercure

Le mercure, comme l'or, est un atome très lourd. Comme, avec l'or, les électrons sont maintenus plus près du noyau (et ont donc plus de vitesse et de masse que ce à quoi on pourrait s'attendre autrement). Cela signifie que les liaisons inter-atomiques sont suffisamment faibles pour que Mercure ait un point de fusion bas que les autres métaux et existe donc à l'état liquide sur Terre.

6. Votre ancien téléviseur

Les téléviseurs plus anciens contiennent une technologie appelée tube à rayons cathodiques. Ceux-ci fonctionnent en envoyant des électrons sur une surface de phosphore à l'aide d'un gros aimant. Chaque électron équivaut à un pixel éclairé sur l'écran. Ces électrons voyagent à environ 30 pour cent de la vitesse de la lumière et les effets relativistes doivent être compensés lors de la conception des formes des aimants.

7. Lumière

Isaac Newton a proposé qu'il existe dans un cadre de repos absolu dans l'Univers. Si c'était vrai, alors la lumière ne devrait pas du tout exister.

Andrew Moore du Pomona College l'a expliqué comme suit:

«Non seulement le magnétisme n'existerait pas, mais la lumière n'existerait pas non plus, car la relativité exige que les changements dans un champ électromagnétique se déplacent à une vitesse finie au lieu d'être instantanément, si la relativité ne faisait pas respecter cette exigence ... des ondes électromagnétiques, et le magnétisme et la lumière seraient inutiles. "

8. Votre existence même

Toute la masse de notre système solaire provenait d'une supernova avant la naissance de notre soleil. Nous sommes les enfants de cette étoile morte depuis longtemps et tous les atomes les plus lourds sont créés et fabriqués dans les Supernovas.

Les supernovas se produisent lorsque les effets relativistes surmontent les effets quantiques dans les étoiles énormes. Les couches extérieures d'une étoile s'effondrent sur le noyau. Cela explose alors, créant des éléments plus lourds que le fer. En fait, presque tous les éléments lourds que nous connaissons aujourd'hui.

9. (et 10) * Énergie nucléaire et lumière du soleil

* (Ok nous avons triché un peu)
Des centrales nucléaires à notre étoile domestique, E = MC2 décrit le phénomène de la masse et de l'énergie interconnectées et convertibles l'une à l'autre. Sans cela, nous n'aurions pas d'énergie nucléaire et surtout pas de lumière du soleil.

VOIR AUSSI: Une carte explique comment l'intégralité de la physique est reliée

SourcesSciences vivantes, John Walker, Veritasium

Voir la vidéo: Comprendre le temps grâce à la relativité (Décembre 2020).