相對論有什么用

冷哲

在研發(fā)GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）衛(wèi)星時(shí)，學(xué)者發(fā)現(xiàn)：根據(jù)愛因斯坦于1905年發(fā)表的狹義相對論，由于運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系，衛(wèi)星上的原子鐘每一天會(huì)比地面上的原子鐘慢7微秒;而根據(jù)1916年發(fā)表的廣義相對論，由于在重力場中不同位置的關(guān)系，衛(wèi)星上的原子鐘會(huì)比地面上的每天快45微秒。二者綜合，GPS衛(wèi)星上的原子鐘每天會(huì)比地面上的快38微秒。如果不對時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，定位位置將發(fā)生漂移，每天漂移距離約為10千米。

沒有相對論，就沒有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

那么站在1905年或1916年，人們能夠想象相對論有什么用嗎？站在1854年，人們恐怕也無法想象黎曼幾何能有什么用。即便在1978年的時(shí)候，美國研發(fā)GPS的目的也不過是給自己的導(dǎo)彈、核潛艇等進(jìn)行定位。1983年，大韓航空007號(hào)航班誤入蘇聯(lián)領(lǐng)空被擊落，時(shí)任美國總統(tǒng)里根宣布GPS將向民眾開放，以防止類似悲劇再次發(fā)生。1989年，第一顆新一代的GPS衛(wèi)星發(fā)射成功，1994年，24顆GPS衛(wèi)星全部入軌。我們今天開車必備的衛(wèi)星導(dǎo)航，在1905年的時(shí)候連科幻小說作家都想象不出來。

今天當(dāng)我們對著手機(jī)說“幫我找一家附近評(píng)價(jià)最高的川菜館”的時(shí)候，這背后牽扯了多少純理論呢？微積分、黎曼幾何、復(fù)變函數(shù)、概率論、相對論、電學(xué)、光學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)……每一樣理論，在其誕生之時(shí)，我們都想不到其對日常生活的作用。

總而言之，理科與工科是不同的。理科的目的在于探索這個(gè)世界的規(guī)律，而這些規(guī)律該如何得到應(yīng)用，則是工科的事情。工科的主要工作就是用理科發(fā)現(xiàn)的理論、規(guī)律來解決人類社會(huì)中需要解決的問題（當(dāng)然，工科在此過程中也發(fā)展出很多對世界規(guī)律的認(rèn)識(shí)）。

理科成果的用處，極少會(huì)像工科那樣明顯。理科應(yīng)該是超前于時(shí)代的。

正因?yàn)槔砜频难芯靠偸瞧D難的、緩慢的，我們才應(yīng)該堅(jiān)持不懈地進(jìn)行投入，不斷拓展人類的認(rèn)知邊界。

如果工科在解決實(shí)際問題時(shí)發(fā)現(xiàn)理科的理論不能夠支持，這時(shí)候才投錢到理科去研究相關(guān)問題，那么問題的解決恐怕就要往后拖延幾十年，這將極大地阻礙人類社會(huì)的進(jìn)步。

如果我們要用現(xiàn)有理論解決現(xiàn)有問題，那么就要保證理科研究領(lǐng)先于整個(gè)社會(huì)。

因此，今天最前沿的理科研究成果，其第一次應(yīng)用往往在幾十年甚至上百年之后，它的應(yīng)用形式很可能是我們現(xiàn)在難以想象的。

時(shí)常有人質(zhì)疑：世界上還有很多貧困的人，為什么不拿錢補(bǔ)助他們，而要搞一些目前看不到應(yīng)用場景的科學(xué)理論研究？這是因?yàn)?，提高生活水平的主要力量是生產(chǎn)力水平的提高。如果我們今天仍然保持著一千年前的生產(chǎn)力水平，那么無論我們怎樣扶貧，大家的生活都不會(huì)好過到哪里去。加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科研究，即便暫時(shí)看不到應(yīng)用場景，也是有利于整個(gè)社會(huì)的。

（張秋偉摘自江西教育出版社《認(rèn)知迭代：在復(fù)雜世界中找到正確思考的邏輯》一書，畢力格圖）