04.26 如何評價美麗的相對論呢?讓普通人都能理解的科普知識

如何評價美麗的相對論呢?讓普通人都能理解的科普知識

相對論在具體地球世界的科技的應用上確實不多,最直接的應用只能舉出一個例子,那就是GPS衛星導航系統。

它的工作原理其實並不難,就是地面上的接收器同時接收多顆不同的衛星的信號,這個信號中包含了時間信息和衛星的座標信息,接收器本地也有一個時鐘,這樣就等於知道了信號從衛星到達接收器所花費的時間。雖然這個時間非常短,但畢竟不是零!

不同的衛星到接受器的距離是不相等的,所以信號傳輸所花費的時間也就是不相等的,接收器就能根據這些時間差的數據用一些算法計算出你在地球上的座標,整個過程對時鐘的精確性要求非常高

GPS衛星的高度大約是在2萬多公里的樣子,所以信號到達地球的時間也就是在1/15秒左右的時間,因此時間測量的越精確,定位的精度也就越高,如果沒有相對論的知識的話,我們就不知道天上的衛星的時間和地面上是不同的,那麼GPS的誤差將會非常的大,根本就不具備實用的價值了!

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另外,相對論對於認識微觀世界的作用也遠遠沒有量子理論來的大,而量子理論在今天的科技中幾乎是滲透到了每一個角落。

越是宏觀的運動和效應,用相對論來計算就越是準確。但是我認為評價相對論的價值不能從技術應用的角度去考慮,尤其是廣義相對論,它是我們人類認識宇宙的一次革命性的大飛躍,是一次人類智力上的偉大勝利。相對論從誕生到現在,也不過就是100年的時間而已。

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在歷史的長河中,這只是剛剛開始,如果我們把時間的尺度拉到千年或者萬年為單位的話,那麼相對論對人類文明史進程的影響將是不可估量的。愛因斯坦將會永遠被刻在人類文明史的豐碑上。

廣義相對論令人震撼之處,他用數學的方式描述了什麼樣的宇宙是合理的,什麼樣的時空結構是有可能出現的。

廣義相對論看上去是一個很簡單的愛因斯坦場方程,其實它是一組包含有若干四階對稱張量的張量方程,每一個張量又都有十個獨立的分量,如果展開的話,最少可以將十個愛因斯坦場方程減少到六個獨立的方程組,這些方程組就像是解開宇宙奧秘的密碼

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要從這些方程組中找到特解是相當的困難的,而每找到一個解就相當於預言了我們宇宙中存在的一個時空現象。例如,黑洞、白洞、宇宙大爆炸、蟲洞等等。其實說到本質上,他們都是愛因斯坦場方程的一個特解。

用這些方程組可以解釋宇宙中天體的運動,星系的運動,物質的分佈規律等等,實在是太神奇了!

所以如果用現在的實用主義觀點去評價相對論,就好像評價一個女性到底是否優秀,只看她燒飯的水平一樣,完全忽略了她的文學藝術修養,忽略了他的品格趣味,甚至連長相都不看了。

如何評價美麗的相對論呢?讓普通人都能理解的科普知識

在科學界說到廣義相對論,還有一個最常見的定語,那就是世界上最美的理論!


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