04.26 如何评价美丽的相对论呢?让普通人都能理解的科普知识

相对论在具体地球世界的科技的应用上确实不多,最直接的应用只能举出一个例子,那就是GPS卫星导航系统。

它的工作原理其实并不难,就是地面上的接收器同时接收多颗不同的卫星的信号,这个信号中包含了时间信息和卫星的坐标信息,接收器本地也有一个时钟,这样就等于知道了信号从卫星到达接收器所花费的时间。虽然这个时间非常短,但毕竟不是零!

不同的卫星到接受器的距离是不相等的,所以信号传输所花费的时间也就是不相等的,接收器就能根据这些时间差的数据用一些算法计算出你在地球上的坐标,整个过程对时钟的精确性要求非常高

GPS卫星的高度大约是在2万多公里的样子,所以信号到达地球的时间也就是在1/15秒左右的时间,因此时间测量的越精确,定位的精度也就越高,如果没有相对论的知识的话,我们就不知道天上的卫星的时间和地面上是不同的,那么GPS的误差将会非常的大,根本就不具备实用的价值了!

另外,相对论对于认识微观世界的作用也远远没有量子理论来的大,而量子理论在今天的科技中几乎是渗透到了每一个角落。

越是宏观的运动和效应,用相对论来计算就越是准确。但是我认为评价相对论的价值不能从技术应用的角度去考虑,尤其是广义相对论,它是我们人类认识宇宙的一次革命性的大飞跃,是一次人类智力上的伟大胜利。相对论从诞生到现在,也不过就是100年的时间而已。

在历史的长河中,这只是刚刚开始,如果我们把时间的尺度拉到千年或者万年为单位的话,那么相对论对人类文明史进程的影响将是不可估量的。爱因斯坦将会永远被刻在人类文明史的丰碑上。

广义相对论令人震撼之处,他用数学的方式描述了什么样的宇宙是合理的,什么样的时空结构是有可能出现的。

广义相对论看上去是一个很简单的爱因斯坦场方程,其实它是一组包含有若干四阶对称张量的张量方程,每一个张量又都有十个独立的分量,如果展开的话,最少可以将十个爱因斯坦场方程减少到六个独立的方程组,这些方程组就像是解开宇宙奥秘的密码

要从这些方程组中找到特解是相当的困难的,而每找到一个解就相当于预言了我们宇宙中存在的一个时空现象。例如,黑洞、白洞、宇宙大爆炸、虫洞等等。其实说到本质上,他们都是爱因斯坦场方程的一个特解。

用这些方程组可以解释宇宙中天体的运动,星系的运动,物质的分布规律等等,实在是太神奇了!

所以如果用现在的实用主义观点去评价相对论,就好像评价一个女性到底是否优秀,只看她烧饭的水平一样,完全忽略了她的文学艺术修养,忽略了他的品格趣味,甚至连长相都不看了。

在科学界说到广义相对论,还有一个最常见的定语,那就是世界上最美的理论!