答：相對論是比牛頓力學更深刻的科學理論，一般我們認為，只有在高速運動下相對論效應才明顯；實際上，在我們日常生活中，就有一些現象，本質上只有加上相對論才能夠得到完美解釋。

黃金的顏色

黃金是一種稀有金屬，高純度的黃金呈發亮的金黃色，其實黃金的顏色中就隱藏著相對論。

金屬的最外層電子數通常較少，容易丟失形成自由電子，電子在不同能級間的躍遷也頻繁，當外界光子撞擊金屬時，光子會被金屬吸收後重新發射出來，其中對可見光波長的反射最為明顯，所以絕大部分金屬呈現出金屬光澤。

金是第79號化學元素，有6個電子層，電子排布分別是2-8-18-32-18-1，金屬於重原子，內層電子的經典繞核速度非常快（達到了光速的65%），以至於內層電子的相對論質增效應非常明顯。

導致的結果就是電子軌道稍微向內收縮，相鄰電子軌道間的能帶間隙降低，其中金原子核外電子的第5層和第6層能帶間隙降低到大約2.4eV，對應可見光中的藍色波段，當可見光照射到金原子上時，藍色光容易被吸收，而藍色的互補色是黃色，所以金塊會呈現金黃色；也正是因為電子軌道更加靠近原子核，所以金的化學性質非常穩定。

電磁鐵的本質

根據麥克斯韋方程組，電能生磁，磁也能生電，這是經典力學描述電和磁之間的相互關係，但僅限於表面現象，更深層的機制其實可以用相對論來解釋。

我們知道，在通電導線周圍會產生磁場，帶電粒子在磁場中做切割磁感線的運動會受到洛倫茲力，通常情況下， 導線中帶正電荷的原子核，與帶負電荷的電子會相互抵消電荷淨值，對外不顯電性。

當導線中的電子定向移動，外部電荷也相對於導線做軸向運動時，在外部電荷的參考系看來，導線是向左移動的，導線內部的正電荷也隨著導線向左運動，這時候就得考慮相對論尺縮效應，導致的結果就是給定導線空間內的正電荷密度大於負電荷密度，導線的淨電荷不為零，此時就會對外界的帶電粒子產生庫侖力，如果是兩條同向導線通電就會相互排斥。

不止是電磁鐵，一切有關磁的現象，本質上都可以用相對論來進行解釋，磁力的溯源最終都是庫侖力，所以電和磁本身就是統一的，我們解釋為磁力還是庫侖力，其實取決於我們所處的參考系。

有人可能會說，對於導線中電流來說，電子定向移動的速度只有每秒幾毫米~幾釐米，遠遠低於光速，怎麼可能會有這麼明顯的相對論效應？

其中的原因在於，庫侖力的強度非常大，相對強度是萬有引力的10^37倍，我們把1千克氫原子中的質子和電子完全分開，放到相距30釐米的地方，它們之間的吸引力將和地球對月球的萬有引力相當；所以即便導線中自由電子的運動速度很慢，但是庫侖力足以引起明顯的相對論效應。

汞在常溫下呈液態

汞的熔點只有-39℃，是所有金屬當中最低的，常溫下呈液態，這當中其實也包含了量子力學和相對論。

前面我們提到金（79號元素）的最外層電子數為1，而汞是第80號元素，最外層電子數是2。對於金來說，6s軌道上的電子數未滿，需要和相鄰原子共享最外層電子，導致金的熔點很高。

而汞的6s軌道上電子數滿了，與金原子一樣，汞的電子軌道也因為相對論效應發生了收縮，6s軌道降低，使得6s軌道距離下一個6p軌道變遠，其結果就是汞的6s軌道電子異常穩定，難以和相鄰原子發生相互作用，導致汞的熔沸點非常低。

全球定位系統

衛星定位想要獲得足夠的精度，其衛星使用的時鐘必須非常精確，精確到納秒級別（十億分之一秒），同步軌道定位衛星以每秒3公里的速度繞地球運轉，每天的相對論時間膨脹大約是4微秒，如果不加以修正，每天定位產生的累計誤差將達到8公里。

所以全球定位系統（包括中國的北斗，美國的GPS等等）是離不開相對論的，這也是我們在日常生活中，接觸相對論最直接的地方。

相對論是20世紀最著名的科學理論之一，但它能在多大程度上解釋我們在日常生活中看到的事物呢?

相對論於1905年由阿爾伯特·愛因斯坦提出，它認為物理定律在任何地方都是一樣的。該理論解釋了物體在時空中的行為，它可以用來預測一切，包括從黑洞的存在，到重力導致光的彎曲，再到水星的軌道行為。

這個理論看起來好像很簡單。第一，世上沒有“絕對”的參照系。每次當你測量一個物體的速度，或者它的動量，或者它如何經歷時間的時候，它總是和其他的東西有關。第二，不管是誰測量光速，或者測量光速的人速度得有多快，光速都是恆定的。第三，沒有什麼能比光速更快。

愛因斯坦最著名的理論有著深遠的意義。如果光速是恆定的話，這就意味著一個相對於地球來說運動速度非常快的宇航員，在測量秒數速度的時候將會比在地球上的測量者經歷更長的時間——對宇航員來說，時間實際上變慢了，這一現象被稱為時間膨脹。

大重力場中的任何物體都在加速，所以這些物體也會經歷時間膨脹。與此同時，宇航員的宇宙飛船也將經歷長度收縮，這意味著如果你在飛船飛過時給它拍張照片，它看起來就會像在運動方向上被“壓扁”了。然而，對宇航員來說，一切似乎都很正常，此外，從地球人的角度來看，宇宙飛船的質量似乎會增加。

但想要看到這種相對論效應，你並不一定需要一艘能夠以接近光速的速度執行的宇宙飛船。事實上，我們可以在日常生活中看到相對論的一些例子，我們今天使用的技術也證明愛因斯坦是正確的，下面就是我們能夠看到相對論的一些方式。

電磁鐵

磁力是一種相對論效應，如果你現在正在用電的話，你可以感謝一下相對論，因為沒有相對論就不會有發電機。

如果你把一圈導線穿過磁場，導線中就會產生電流。導線中的帶電粒子會受到不斷變化的磁場影響，磁場迫使其中一些帶電粒子移動就會產生電流。

但現在想象有一條靜止的導線，這次移動的是磁鐵，在這種情況下，導線中的帶電粒子(電子和質子)不再運動，按理說磁場不應該影響它們才對，但導線中依然有電流存在，這表明參考框架並不是絕對的。

加州克萊蒙特波莫納學院(Pomona College)的物理學教授托馬斯•摩爾(Thomas Moore)利用相對論原理，證明了法拉第定律(Faraday’s Law)的正確性。法拉第定律認為，不斷變化的磁場會產生電流。

摩爾說:“由於這是變壓器和發電機的核心原理，所以任何用電的人都在體驗著相對論帶來的好處。”

電磁鐵也透過相對論起作用。當直流電(DC)透過導線時，電子就在物質中流動。通常情況下，導線看起來是電中性的，沒有淨正電荷或負電荷，這是質子(正電荷)和電子(負電荷)數量相同的結果。但是，如果你在它旁邊放另一根帶直流電的導線，導線會相互吸引或排斥(這取決於電流的方向)。

如果電流沿同一方向運動，第一根導線上的電子就會認為第二根導線上的電子是靜止的。(假設電流的強度大致相同)。同時，從電子的角度來看，兩根導線中的質子看起來都在運動。由於相對論性的長度收縮，它們之間的距離也似乎更近，所以每根導線的正電荷比負電荷多。由於同性電荷相斥，這兩根電線也會相斥。

而相反方向的電流則會在兩根導線之間產生引力，因為從第一根導線的角度看，另一根導線上的電子更密集，產生淨負電荷，與此同時，第一根導線中的質子產生淨正電荷，相反的電荷就會相互吸引。

全球定位系統

為了讓你汽車的GPS導航功能可以正常地準確工作，衛星必須要利用到相對論效應。這是因為即使衛星沒有以接近光速的速度移動，但它們的速度仍然相當快，同時衛星也在向地球上的地面站傳送訊號。由於重力作用，這些地面站(以及你車裡的GPS裝置)的加速度都比軌道上的衛星要高。

為了獲得精確的精度，衛星使用的時鐘精確到十億分之一秒(納秒)。由於每顆衛星在地球上方12,600英里(20,300公里)的高空以每小時約6,000英里(10,000公里/小時)的速度移動，所以每天大約會有4微秒的相對論性時間膨脹。加上重力的影響，這個數字會上升到7微秒。也就是7000納秒。

這些差別是非常真實的:如果不考慮相對論效應的話，一個GPS裝置在今天會告訴你到下一個加油站只有半英里(0.8公里)的距離，但是在僅僅一天之後它就會改口說成有5英里(8公里)遠。

黃金的黃色

大多數金屬之所以有光澤，是因為原子中的電子從不同的能級或“軌道”躍遷。一些撞擊金屬的光子儘管波長較長，但還是會被吸收並重新反射。然而，大多數可見光只會被反射。

金是一種重原子，其內部電子的運動速度非常地快，以至於相對論性質量增加和長度收縮都非常地明顯。因此，電子繞原子核旋轉的路徑更短，動量也更大。內層軌道中的電子攜帶的能量更接近外層電子的能量，而被吸收和反射的波長則更長。

波長較長的光意味著一些通常只會被反射的可見光會被吸收，而這些光在光譜的藍色端。白光是彩虹所有顏色的混合光，但當白光照到黃金上的時候，黃金會吸收一部分光，然後反射一些波長通常會更長的光。這意味著在我們看到的反射混合光波中，藍色和紫色的光會更少，這使得黃金看起來顏色偏黃，因為黃色、橙色和紅色的光比藍色的光波長更長。

黃金不易腐蝕

相對論效應對黃金電子的影響也是黃金不容易腐蝕或與其他物質反應的原因之一。

金原子的外層只有一個電子，但它的反應活躍性不如鈣或鋰。金原子中的電子都更靠近原子核，它們比它們原來的重量要“更重”。這意味著最外層的電子不太可能與任何物質發生反應——最外層的電子很有可能與原子核附近的其他電子一樣。

液態水銀

與金類似，汞也是一種重原子，由於電子的速度和隨之而來的質量增加，電子被緊緊地束縛在原子核附近。對於汞來說，它的原子間的鍵能很弱，所以汞會在較低的溫度下融化，我們看到它的時候通常也以液體的形式存在。

你的舊電視

就在幾年前，大多數電視和顯示器還帶有陰極射線管螢幕。陰極射線管的工作原理是用一塊大磁鐵向磷光體表面發射電子，每一個電子撞擊螢幕背面時都會產生一個發光的畫素。這些成像的電子速度高達30%的光速，相對論效應是顯而易見的，所以當製造商製造磁鐵時，他們必須考慮到這些效應。

如果艾薩克·牛頓假設絕對靜止座標系是正確的話，我們將不得不對光作出不同的解釋，因為在這種假設下根本就不會有光。

波莫納學院的摩爾說:“不僅磁力不會存在，光也不會存在，因為相對論要求電磁場的變化要以有限的速度運動，而不是瞬間運動。如果相對論沒有強制執行這一要求……電場的變化將會在瞬間傳遞……而不是透過電磁波，那麼磁和光都將會是不必要的了。”

1.手機導航，GPS定位都建立在相對論基礎上。因為它們都需要使用太空軌道衛星傳輸的訊號，而衛星執行速度非常高，所處位置的地心引力跟地面差距很大，相對論效應下的鐘慢尺縮效應已經足夠大，不把它們計算進去的話誤差就太大了，導航就會失敗。

2.宇宙射線輻照導致的遺傳變異。我們在地面上每時每刻都在承受來自宇宙深處的高能射線輻照，這可能是生物自然變異，產生進化的原動力之一。值得注意的是有些射線粒子壽命極短，產生不久就會衰變，之所以能一直打到地面引發基因突變，是因為它們速度快，出現相對論效應，壽命延長，路程也縮短了。

3.黃金迷人的顏色。金原子尺徑大，最外層電子的軌道太長，相對論效應之下，為了維持運轉軌道發生畸變，導致對能量吸收和釋放出現異常，外層電子軌道躍遷釋放的光子能級詭異，於是黃金獨特的金黃色便出現了。

4.生活中所有的能量釋放和吸收過程都伴隨著質量的增減。充滿電的手機和電瓶車肯定要比空電的輕一點，只不過差別極小人感覺不到。

總體來看，相對論主要體現在宇觀尺度及高速運動狀態下，在許多科研領域都很重要。其鐘慢尺縮質量互變效應在生活中也隨處可見，但誤差修正值太小，對於生活在宏觀低速世界的我們而言意義不大，基本上可以忽略。我們還是生活在牛頓力學的世界裡。

　　相對論是現代物理學的兩大基礎之一，但是如果提起相對論，大家肯定第一時間想到的就是晦澀、深奧、難懂這幾個詞，的確，相對論是愛因斯坦在1905年、1915年提出的狹義相對論、廣義相對論的總稱，愛因斯坦提出了很多顛覆經典物理學的理論，例如相對性、扭曲時空等，主要解釋的是時空與引力的問題，現代科幻片演繹的時空穿梭、時光倒流都是由愛因斯坦的相對論衍生而來的，但這些東西看似與我們的實際生活還是太遙遠了，那麼，如此深奧的相對論在我們實際生活中都有哪些應用呢？其實隨處可見。

　　愛因斯坦狹義相對論中提出了時間膨脹理論，又稱鐘慢效應，即運動時鐘的“指標”行走的速率比時鐘靜止時的速率慢，再直白點翻譯就是：運動越快的物體，時間過的越慢，這個理論看似違反了我們的常規認識，但是鐘慢效應早在40多年前就被實驗證實了。

　　1971年德國核物理研究所進行了一個關於驗證鐘慢效應的實驗，他們將粒子加速器中的鋰離子透過高壓加速到光速33%的速度，透過計算高速運動的鋰離子速度，科學家最後得出結論：高速運動離子內部的時鐘比我們鐘錶上的時間，每一種要慢60毫秒，這就直接驗證了愛因斯坦提出的鐘慢效應，

　　而鐘慢效應就直接應用到了生活中十分常見的GPS（全球衛星地位系統）中，因為太空中的衛星處於高速運動狀態，所以衛星的時間要比地球上的時間慢（-7.2μs/日），所以這些衛星想要與地球上的時間、位置進行精準同步，就需要應用相對論理論進行時間差值的抵消。

　　E=mc2是愛因斯坦提出的質能方程，這個質能方程最直接的應用就是原子彈的能量計算，雖然愛因斯坦親口承認過原子彈的研製與E=mc2沒有直接聯絡，但E=mc2很好的解釋了為何質量很小的軸能在發生核裂變反應時釋放如此大的能量，E=mc2為核裂變反應提供了數學解釋。

　　除了GPS、原子彈，發射線治療、粒子加速器的製造和使用，都需要藉助於相對論效應，相對論看似是一個很深奧的物理理論，但是在我們的身邊可謂是無處不在，而且相對論出提出的“光速不變理論”、“扭曲時空”的概念，也為科幻主題電影提供了無限的創作靈感。

　　有人說世界上真正偉大的理論，往往都是沒有實際用處的，但它能拓寬人類對世界、對宇宙的認知，能承受歷史與實踐的檢驗，它是宇宙中最有光輝的巨星之一。