相对论的实际应用
9 04 2009年李淼在一篇归类为“闲聊、理论物理”的博客文章中声称狭义相对论和广义相对论没有什么实际应用价值,实在令人诧异。李淼所在的中国科学院理论物理所的老所长周光召曾指出,爱因斯坦最伟大的成果—广义相对论在实际生产和生活中的一个重要应用就是现在已经运行的GPS等卫星导航系统,这种应用研究应该引起我国科技工作者的重视。显然,老所长的指示没有传达到李淼,还需要身为生物化学博士的方舟子讲解这项著名的相对论应用,够滑稽吧?这不,俺这个外行也忍不住google一番,查一查相对论到底有什么实际应用价值。
狭义相对论的直接推论是质能公式。中国科学界最权威的人物论述过其重大意义。中国科学院院长路甬祥指出:“爱因斯坦……根据狭义相对论提出了质量与能量可互换的思想,这应该是原子能释放的理论基础。”理论物理所老所长、“两弹一星功勋奖章”获得者周光召则指出:“相对论还确定了物质和能量的等价,为原子能的开发利用奠定了理论的基础”,“我们之所以现在有原子能电站,有原子弹、氢弹的爆炸,就来源于爱因斯坦在1905年所发现的物质和能量是等价的结论。”
核物理、粒子物理最重要的实验装置是粒子加速器。要使高速粒子能正确加速、传输、聚焦、对撞,必须根据狭义相对论对粒子质量、速度、轨迹进行校正。粒子加速器当然并非只应用于基础科学研究,而是具有广泛的“实际应用价值”,用“粒子加速器+应用”搜索一下便知,例如:“加速器的应用已远远超出原子核物理和粒子物理领域,在诸如材料科学、表面物理、分子生物学、光化学等其他科技领域都有着重要应用。在工、农、医各个领域中加速器广泛用于同位素生产、肿瘤诊断与治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、离子注入、离子束微量分析以及空间辐射模拟、核爆炸模拟等方面。”
在涉及高速微观粒子的场合,必须考虑其相对论效应进行设计计算,粒子加速器就是一例。此外,还有众多利用高速电子束的应用实例,比如观察微观世界的电子显微镜、通讯方面的高功率微波电真空器件、医疗和军事方面具有应用价值的自由电子激光、乃至家用大屏幕显像管。
李淼自称“核物理……距离我不算太远”、“是研究弦论的,是粒子物理更深层次上的东西”。他似乎没有想到,相对论在离他“不算太远”的核物理和“层次”更浅的粒子物理方面就有具体的科学、技术、工程上的应用。建议理论物理所贯彻落实老所长的指示,在提倡“这种应用研究应该引起我国科技工作者的重视”的同时,也引起本所科研人员的重视,并加强对本所科研人员的科普教育,以免本所科研人员以“闲聊、理论物理”为名而信口开河。:)
分类 : 杂谈