相对论对现代科技生活的影响

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1、甘肃民勤一中研究性学习结题报告课题名称：相对论对现代科技生活的影响研究时间：1月5日—31日班级：高二（1）班指导老师：徐竹年组长：潘邦组员：叶欢赵芳煜李祥清李东盛谢生祥汤国中6甘肃民勤一中研究性学习结题报告——相对论对现代科技生活的影响班级：高二（1）班指导老师：徐竹年组长：潘邦组员：叶欢赵芳煜李祥清李东盛谢生祥汤国中1.课题研究步骤确定课题制定研究方案撰写开题报告查找有关资料整理材料小组交流讨论得出结论整理成文撰写结题报告2.课题研究方法查找资料论文撰写小组讨论整理成文3.活动安排1月5—10日：

2、确定课题，确立研究方案，撰写开题报告1月11—20日：查找资料，上网搜索，询问有关专家、学者1月21—24日:论文撰写1月25—28日：小组讨论，提出各自观点1月29—31日：整理资料、稿件，撰写成文4.人员分配潘邦负责撰写相对论“相对论催生了原子弹”部分；6赵芳煜、汤国中负责撰写“全球卫星定位系统也依赖于爱因斯坦的相对论”部分；李祥清、李东盛负责撰写为“超时空旅行提供了理论依据”部分；叶欢、谢生祥负责查找资料及论文的整理。［内容摘要］：本文通过对爱因斯坦相对论的研究，找到了它在现代生活，特别是科技方

3、面的应用。［关键词］：相对论、原子弹、全球卫星定位系统、超时空旅行。成果：了解了爱因斯坦的相对论以及相对论对现代生活及未来生活的影响。正文:狭义相对论和广义相对论建立以来，已经过去了很长时间，它经受住了实践和历史的考验，是人们普遍承认的真理。相对论对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响。相对论从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。狭义相对论在狭义相对性原理的基础上统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两个体系，指出它们都服从狭义相对性原理，都是对洛伦兹变换协变的，

4、牛顿力学只不过是物体在低速运动下很好的近似规律。广义相对论又在广义协变的基础上，通过等效原理，建立了局域惯性长与普遍参照系数之间的关系，得到了所有物理规律的广义协变形式，并建立了广义协变的引力理论，而牛顿引力理论只是它的一级近似。这就从根本上解决了以前物理学只限于惯性系数的问题，从逻辑上得到了合理的安排。相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时空观和物质观，从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。狭义相对论给出了物体在高速运动下的运动规律，并提示了质量与能量相

5、当，给出了质能关系式。这项成果对低速运动的宏观物体并不明显，但在研究微观粒子时却显示了极端的重要性。因为微观粒子的运动速度一般都比较快，有的接近甚至达到光速，所以粒子的物理学离不开相对论。质能关系式不仅为量子理论的建立和发展创造了必要的条件，而且为原子核物理学的发展和应用提供了根据。广义相对论建立了完善的引力理论，而引力理论主要涉及的是天体。到现在，相对论宇宙学进一步发展，而引力波物理、致密天体物理和黑洞物理这些属于相对论天体物理学的分支学科都有一定的进展，吸引了许多科学家进行研究。1.相对论催生了原

6、子弹。6作为相对论的一个推论，爱因斯坦提出了著名的质能关系式：能量等于质量乘以光速的平方。在这一理论的指导下，1939年，科学家找到了通过裂变把质量转化为能量，释放巨大原子能的中子链式反应，进而制造了原子弹，后来又利用核聚变发明了氢弹。而可以控制反应剧烈程度的核反应堆的和平利用，比如核电站、可控核反应堆供暖系统等极大地改善了人们的生活。2.全球卫星定位系统也依赖于爱因斯坦的相对论。爱因斯坦指出：时间只是一个相对的概念，传统的时间概念只能在简单的条件下才能确定，当多种因素暂时联系起来的时候，传统的计时方

7、法就失去作用。全球定位卫星发出的信号，由于处在不同的参照系上，时空无法和地面同步，只有根据卫星和地面的原子钟不断调整时间，才能保证定位系统的精确。GPS的信号总是存在一定的误差，相对论效应是导致这些误差产生的原因之一。根据爱因斯坦相对论，原子钟在强重力下的摇摆频率比在弱重力条件下的更慢。因为国际空间站上的重力比地球表面的弱，所以PARCS原子钟每过10000年，就会比地球上的原子钟延长1秒钟。调查早期的GPS接收器，其确定物体位置的误差是在15米范围内，这个误差实际是需要通过爱因斯坦相对论来进行修正的

8、。由于全球定位系统的卫星是在不同圆心的轨道上，由于各个卫星的运行速度不同，距离地面的高度也不一样，它们之间就出现了许多不同的变化。这些信息从每颗卫星上传送到地面的接收器，就需要地面控制人员根据误差水平对卫星做出调整。GPS中每颗卫星上都携带着原子钟，它们计时极为准确，误差不超过十万亿分之一，即每天的误差不超过10纳秒（1纳秒等于10亿分之一秒），并不停地发射无线电信号报告时间和轨道位置。这些GPS卫星在空中的位置是精心安排好的，任何时候在地球上的任何地点