飞龙在天9783

其实很多时候，技术走在理论前面并不是什么罕见的现象。科学和技术就像是一对龙凤胎，他们分别代表着人类认识自然的能力，以及人类跟自然交互作用的模式。科学限制了技术的最大实现能力，而技术决定了科学的表达方式。

我们不妨再干脆地假设一下：只有经典理论，什么相对论和量子力学统统都没有。其实我们的技术人员，这个时候也是有能力造出半导体的基本元器件的，甚至是大规模集成电路也有可能。因为这些东西，基本上可以用光的波动理论来解决。

但是要造出超大规模集成电路可能会有困难，因为量子效应已经非常明显了。好了，关于集成电路，咱们不多说了，话还是要回到相对论上来。我之所以要说，即使没有广义相对论，科研人员也能找到规律解决GPS的时间差问题还有一个原因就是：这个时间差是有规律的。

任何有规律的事情，科学家们总是能通过实验和测量的手段找出其中的变化规律的。科学在发展的过程中一直如此。比如开普勒行星三大定律，就是在开普勒处理了他老师的大量行星观测之后，从海量的数据中总结出来的经验规律。还有牛顿第二定律，虽然有伽利略的前期工作，但是牛顿的实验总结，无疑起到了至关重要的作用。

上图是普朗克的黑体辐射公式

如果说前面两位的总结都太简单我们再来看三个复杂的，其一是普朗克的黑体辐射公式；其二是玻尔的氢原子模型；其三是哈勃定律。尤其是哈勃定律，说真的，即使是今天这个定律已经被观测所证实，我看到当年哈勃的实验数据图还是一脸的懵圈，完全搞不懂，他老人家当年是怎么看出这个规律的，非常怀疑他是穿越而来的外星人，或者是有人提前告诉他宇宙大爆炸模型。

从前面的案例中我们可以看出，从实验中观察现象、得到 数据、对数据进行分析，总结归纳出规律，是科学的最基本研究方法。对于任何有规律的现象，科学家们发现它们的规律，并总结出数学公式这只是一个时间的问题。所以我们有理由相信，科学家们，即使没有广义相对论也能找到时间差的规律，最后成功让GPS系统取得成功。只是无法知道为什么要做这个时间差计算的背后道理罢了。

郭哥聊科学

这是一个被严重误导后的提问。

经常看一些自媒体人士言之凿凿地讲，GPS定位中利用了相对论原理。在大家的手机中和GPS卫星中存有按相对论原理进行运算处理时间差异的程序。这是某些媒体人士(及某些一知半解的大ⅴ)对普众的误导。

没错，在Gps定位系统中，时间的步调一致性异常重要，没有精确的统一时间，要进行准确和正确的空间定位是不可能的。

因此，在GPS时间设计上，必定要对引起时间不准的各种因素进行分析，即哪些因素会引起时间误差，如变快，变慢，等等，而相对论因素所引起的时间误差只是其中之一，此外还有电路噪声、温度等等，因素较为复杂。如我们带的电子手表还有不准的时候。所以，在工程实际上，根本就不会去编一套按相对论原理去处理时间误差的程序。而是在地面设置授时中心，当卫星经过地面的授时中心时，给卫星一个基准时间，从而消除卫星所积累的各种时间误差。在卫星上根本就不会去编制运行相对论程序，仅是在工程设计进行时间误差分析时，用相对论进行量级运算分析，并作为参考。

放心，我们的手机中没有相对论运算程序，那纯是扯淡！

空间的奥秘

先回答问题，没有广义相对论，人们能够找到办法解决GPS导航时间差的，这个是不用质疑的事实。

正如原始人不知道燃烧的本质，一样可以使用火抵御猛兽和取暖一样，这个不是什么值得骄傲的事情。

本题其实是建立在否定广义相对论的民科立场的一个变种，路子很野，但还是露了点怯。我下面只讲经典物理的一些迷思，相对论值不值得否定，同学们自己去判断。

牛顿经典力学灵魂的缺陷

有些人一直致力于否定相对论，这个我表示理解，因为人们对未知的事物，或者超出自己认知范围的事物，本能的会觉得恐惧，而否认这个事物，是最好的保护自己的手段。从心理学上，我完全能够明白同学们的感受。但是，我甚少见到这部分人否定牛顿的经典力学，何解？

如果否定了牛顿，我相信他们自己都不能接受，因为否定相对论的工具，统统出自牛顿经典力学的范畴嘛，总不能指望他们自废武功，或者让他们像牛顿一样，重新开创出微积分等工具来做研究吧，有这个水平，谁还会去质疑相对论？

牛顿第二定律 F=ma 是经典力学的灵魂。和其他堪称灵魂的东西一样，它并不那么牢靠。但是牛顿第二定律显然意义重大：它在很多特定的情形下都十分有用。比如建造桥梁、大厦；让宇宙飞船能够抵达土星；当然甚至能够找出规律解决GPS导航的时差，也是不在话下的。

但是，早在相对论和量子力学产生之前，走在科学前沿的、目光敏锐的人就观察到一个趋势：消除力的概念。

正如罗素在相对论普及读物《相对论入门》中写道：“如果人们试着用新的方式看待这个世界，消除‘力’的概念将不仅仅影响到我们物理上的观念...而爱因斯坦构造的世界里与之相比要多一些个人主义，少一些专制独裁。”

牛顿力学的迷思

经典力学里关于运动的第零定律是质量守恒。由于它过于基本所以牛顿没有明确指出，物体的质量被认为独立于速度和任何施加于它的外力，总质量既不产生也不消灭，只是在物体相互作用的时候重新分配。

牛顿第三定律指出，对于每个作用，存在着一个大小相等方向相反的反作用。而且，我们通常假定力独立于速度。但这两个观点正确吗？很可惜，它们不能解释带电粒子间的磁相互作用。

同学们读到这里，会发现经典力学体系存在一个什么样的核心错误呢？对，就是相对论的边角料方程，E=mc^2。虽然经典力学体系像文化一样，构造了一个成熟的应用世界，可是，对于这个世界的本源，它是无能为力的。

但它仍旧可以在科学历史上存活下来，而且持续繁荣，因为它容易操作，仅此而已！实际上我们不希望提希尔伯特空间，归一化消除紫外发散，解析延拓欧氏空间里的格林函数，然后计算发现覆盖了电子云的核子组成原子，再聚集起来构成固体——而所有这些只是为了描述两个弹子球的碰撞。

但这样不代表，科学的前进发展到相对论，就是错误的。

相对论的统治合法性

经典力学中的质量守恒是狭义相对论中能量守恒的一个结果吗？表面上，从狭义相对论我们知道，物体的质量等于静能量除以光速的平方（E=mc^2）；对于缓慢移动的物体大约来说也是这样。但是，当我们处理基本粒子之间的反应和衰变时，它就明显地表现出逻辑上的漏洞。

如果进入到微观粒子世界中，粒子的能量和动量是由能量守恒和动量守恒来约束的。认为进入某个运动状态的质量的总和与离开的质量的总和相等——经典物理——基本上是不正确的！

狭义相对论允许质量向能量转化，从而原则上消灭了第零定律，而这是构造牛顿经典物理的基础，而同学们心心念念的永动机，否定爱因斯坦的公式和定律，都源于伟大的经典物理吧？那这时候，我从未见过，有人能拿出新的数学或者物理工具，来开创一片新的天地！

回到星系中，谁更有力？

为什么经典力学，如此摇摇晃晃的结构，能够成功地支撑起极其精确而又成功的天体力学的预言呢？很简单，它绕开了质量的概念。天体力学中的力是引力，并且与质量成正比，于是方程 F=ma 两边的 m 就可以消去。 人们直到现在，仍旧这样去简化计算着宇宙。

在广义相对论中，路径被视为弯曲时空中的测地线，而不涉及到质量。爱因斯坦场方程将时空曲率与能量-动量密度联系起来。这是人类对于宇宙时空的重新定义和认识。

这种复杂性暗示着宇宙时空模型是另一个更深层次的概念，这些形式上的、性质与普通实数同样自然和优雅的物理量能否帮助我们更真实的描述自然界？

我们还需要一点时间，才能给出答案。

结语

爱因斯坦给我们的，是一个比牛顿更深邃的宇宙，至于GPS靠什么纠正，更简单的应用，并不是否认人类的认知飞跃。它只从另一个角度验证了客观的真实性而已。

尊重科学吧，同学们！

另外，学好数学很重要，否则，你都不一定懂我在说什么。

猫先生内涵科普

阳春白雪，几乎没有人来回答你的问题。

魚虾总司令

若无相对论，人们会根据误差发现并总结出相对论

關鍵字: 数据误差 GPS 相对论