相對(duì)論有什么用

《認(rèn)知迭代在復(fù)雜世界中找到正確思考的邏輯》

冷哲 著

江西教育出版社出版

1854年，黎曼提出了黎曼幾何的初步設(shè)想。1905年，愛因斯坦發(fā)表狹義相對(duì)論。1912年，羅伯特·戈達(dá)德開始研究火箭。1916年，愛因斯坦發(fā)表廣義相對(duì)論，其中使用黎曼幾何作為核心數(shù)學(xué)工具。1957年，第一枚人造衛(wèi)星 Sputnik 1發(fā)射成功。1959年，第一個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)Transit開始研發(fā)。1960年測(cè)試成功。1967年， Timation衛(wèi)星系統(tǒng)將原子鐘帶上太空。1973年，美國(guó)決定研發(fā)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。1978年，第一顆GPS衛(wèi)星發(fā)射成功。

在研發(fā)GPS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(duì)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(duì)論，由于在重力場(chǎng)中不同位置的關(guān)系，衛(wèi)星上的原子鐘會(huì)比地面上的原子鐘每天快45微秒。兩者綜合，GPS衛(wèi)星上的原子鐘每天會(huì)比地面快38微秒。由于GPS依靠間隔時(shí)間為20～30納秒的時(shí)鐘脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和定位，如果不對(duì)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(duì)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(duì)論有什么用嗎？站在1854年，人們恐怕也無(wú)法想象黎曼幾何能有什么應(yīng)用。

即便在1978年的時(shí)候，美國(guó)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航班誤入蘇聯(lián)領(lǐng)空被擊落。美國(guó)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，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(lái)。

當(dāng)我們今天對(duì)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(duì)論、電學(xué)、光學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無(wú)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(duì)今日日常生活的作用。

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，這是工科的事情。工科的主要工作就是用理科發(fā)現(xiàn)的理論、規(guī)律來(lái)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)展出更多的對(duì)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。如果理科不能超前于時(shí)代，那是這個(gè)時(shí)代的悲哀。

理科的研究總是艱難的、緩慢的。正因?yàn)槿绱?，我們才?yīng)該堅(jiān)持不懈地進(jìn)行投入，不斷推進(jìn)人類的認(rèn)知邊界。

如果工科在解決實(shí)際問題時(shí)才發(fā)現(xiàn)理科的理論不能夠支持，這時(shí)候才去投錢到理科去研究相關(guān)的問題，那么相關(guān)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。當(dāng)然，很多領(lǐng)域我們之前沒有意識(shí)到有問題需要解決，等到意識(shí)到了，才發(fā)現(xiàn)有一些客觀規(guī)律我們還沒有掌握，這才開始進(jìn)行研究。但如果我們能預(yù)先探索這些方面，顯然對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展會(huì)更為有利。

如果我們要盡量保證現(xiàn)有理論能夠解決現(xiàn)有問題，那么就需要保證理科領(lǐng)先于整個(gè)社會(huì)。

因此，今天最前沿的理科研究，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。

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