Как и многие другие постулаты релятивистской физики, теория относительности Эйнштейна контринтуитивна, то есть трудна к пониманию на обывательском уровне. Live Science объяснил её на примерах из жизни.
Один из эффектов относительности состоит в изменении массы и времени в зависимости от скорости движения объекта. Это значит, что в космическом корабле время течёт медленнее, его вес больше, а со стороны он выглядит будто сплющенным. Однако космонавтам на борту всё кажется нормальным. Но чтобы увидеть теорию относительности в действии, необязательно лететь в космос — она и на Земле повсюду окружает нас.
Если вы возьмёте проволочную петлю и проведёте её через магнитное поле, в ней наведётся напряжение. Если вы будете двигать магнитом рядом с неподвижным проводом, в нём также возникнет ток, то есть движение заряженных частиц — протонов и электронов. А всё потому, что магнетизм — это релятивистский эффект, для него нет привилегированной системы отсчёта.
"Поскольку это основной принцип, лежащий в основе трансформаторов и электрических генераторов, любой, кто использует электричество, испытывает на себе эффекты теории относительности", — говорит Томас Мур, профессор физики в колледже Помона в Клермонте, Калифорния.
Спутники GPS летят по орбитам так быстро (около 10 тысяч км/ч), что время там замедляется примерно на 4 микросекунды в день. Вкупе с эффектами гравитации отставание доходит до 7 микросекунд.
Для работы системы аппараты оснащены часами с точностью до нескольких наносекунд. Если бы в их ход не вносилась соответствующая поправка, навигация сбивалась бы на восемь километров и даже больше.
Большинство металлов блестят, потому что электроны в атомах прыгают с разных энергетических уровней или "орбиталей", что способствует отражению и переизлучению большей части видимого света.
Золото — тяжёлый элемент, физические свойства которого сильно зависят от релятивистских эффектов взаимодействия его многочисленных электронов, движущихся с околосветовыми скоростями, друг с другом и с ядром. Переход между внешними оболочками 5d и 6s лучше поглощает коротковолновую часть спектра, что и придаёт благородному металлу желтоватый оттенок.
Благородство его, то есть слабая реакционная способность, тоже обусловлена теорией относительности. Золото с его единственным валентным электроном должно быть таким же активным металлом, как кальций или литий. Но высокая скорость движения электронов делает их "тяжелее" настолько, что даже внешний почти не оторвать от ядра.
Заполненные электронные орбитали атомов ртути скукоживаются из-за стремительного полёта частиц вокруг ядра, ослабляя тем самым межатомные связи. Поэтому ртуть неспособна образовывать кристаллическую решётку в нормальных условиях.
Подсчитано, что релятивистские эффекты снижают её температуру плавления на 105 градусов. Если бы не специальная теория относительности Эйнштейна, ртуть была бы твёрдой, как и положено металлам.
Скорость потока частиц в электронно-лучевой трубке, которая до 2000-х годов была основой подавляющего большинства телевизоров и мониторов, достигает 30% скорости света. Поэтому при расчёте отклоняющих магнитов на горловине кинескопов учитывались релятивистские эффекты. Благодаря этому каждый электрон попадает на пиксель своего цвета.
Скорость света очень велика, но конечна, и это один из основополагающих постулатов теории относительности. Если бы электромагнитное взаимодействие не ограничивалось ею, а было бы мгновенным, оно, вероятно, вообще не было бы возможным, утверждает Мур.
"Не было бы не только магнетизма, но и света, потому что теория относительности требует, чтобы изменения в электромагнитном поле происходили с конечной скоростью, а не мгновенно", — объясняет он.
Из самого известного уравнения Эйнштейна E=mc2 вытекает понятие дефекта массы. Внутри Солнца и других звёзд протекает реакция термоядерного синтеза: четыре ядра атома водорода сливаются в одно — гелия. Его масса чуть меньше, чем весят в сумме четыре протона. Эта разница и выделяется в виде энергии.