GPS衛(wèi)星與相對(duì)論?

正如標(biāo)題所說诗赌,相信大家絕對(duì)想不到汗茄,我們每天都會(huì)接觸到GPS全球定位系統(tǒng)竟然會(huì)跟相對(duì)論扯上關(guān)系。


我們先不討論铭若,GPS與相對(duì)論是否真的有關(guān)系洪碳,但有一點(diǎn)的事實(shí)就是递览,GPS衛(wèi)星上原子鐘入軌運(yùn)行前調(diào)慢了每天38.6微秒。

大家可能了解過相對(duì)論對(duì)于時(shí)間的一些理論瞳腌,根據(jù)狹義相對(duì)論绞铃,高速運(yùn)動(dòng)的物體,時(shí)間會(huì)膨脹嫂侍,也就是變慢儿捧。根據(jù)廣義相對(duì)論,引力造成時(shí)空的彎曲挑宠,引力越大菲盾,時(shí)間越慢,相反各淀,引力越小懒鉴,則時(shí)間越快。

我們很容易的發(fā)現(xiàn)碎浇,GPS系統(tǒng)完美的同時(shí)符合狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論临谱,那相對(duì)論對(duì)于GPS的設(shè)計(jì)有什么影響嗎?或者說GPS的設(shè)計(jì)有依據(jù)相對(duì)論的理論嗎奴璃?畢竟悉默,如果相對(duì)論是正確的話,那么肯定會(huì)對(duì)GPS上的時(shí)鐘產(chǎn)生影響苟穆。

要回答上述問題抄课,首先我們先明確一點(diǎn),如果沒有相對(duì)論這一理論的存在鞭缭,GPS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)嗎剖膳?答案是肯定的,GPS系統(tǒng)同樣會(huì)被研究出來岭辣。

我們的工程師們吱晒,可是非常厲害的一批人,難道沒有相對(duì)論他們就研究不出GPS系統(tǒng)沦童?這是不可能的仑濒。就跟原子彈一樣,沒有相對(duì)論就造不出原子彈偷遗?這是錯(cuò)誤的墩瞳,即便沒有相對(duì)論,原子彈同樣也能制造出來氏豌,相對(duì)論僅僅只是解釋其威力的一種理論而已喉酌。

同樣,GPS衛(wèi)星在發(fā)射之前將時(shí)鐘調(diào)慢,更不可能是根據(jù)相對(duì)論計(jì)算出來的泪电,聰明的工程師們般妙,一定會(huì)發(fā)現(xiàn)GPS上的時(shí)鐘與地面時(shí)鐘存在的誤差,他們會(huì)對(duì)一個(gè)固定的且隨時(shí)間積累的系統(tǒng)誤差放任不管相速,束手無策嗎碟渺?不會(huì)的,盡管他們可能不知道這個(gè)誤差背后的物理原因突诬,但通常他們會(huì)引進(jìn)若干可調(diào)參數(shù)苫拍,通過統(tǒng)計(jì)的曲線擬合法找到這個(gè)誤差的精確值,并通過各種技術(shù)手段把這個(gè)誤差消除掉旺隙。

那么绒极,GPS系統(tǒng)究竟跟相對(duì)論有沒有關(guān)系呢?時(shí)鐘調(diào)慢是不是相對(duì)論效應(yīng)產(chǎn)生的呢催束?曾經(jīng)有一段時(shí)間集峦,科學(xué)界就對(duì)相對(duì)論與全球定位系統(tǒng)GPS的關(guān)系進(jìn)行了熱烈的討論伏社,但即便到了如今該問題也尚沒有一個(gè)準(zhǔn)確的答案抠刺。

不過,這次熱烈的討論中摘昌,科學(xué)界也是達(dá)成一些相應(yīng)的共識(shí)速妖,即,即便相對(duì)論確實(shí)會(huì)對(duì)GPS衛(wèi)星產(chǎn)生一定的效應(yīng)聪黎,但這個(gè)效應(yīng)同樣也是微乎其微的罕容。因?yàn)镚PS衛(wèi)星速度(<4千米/秒)相對(duì)于光速來說是極慢的,38微秒/天的累積位置誤差不大于15厘米/天,且GPS衛(wèi)星每天都會(huì)修正其位置信息和時(shí)鐘時(shí)間, 僅在兩次時(shí)鐘校準(zhǔn)之間稿饰,衛(wèi)星時(shí)間信息要依賴衛(wèi)星自己的原子鐘锦秒。


怎么樣,沒有想到經(jīng)常用到的GPS竟然會(huì)跟相對(duì)論這么高大上的東西插上關(guān)系吧喉镰?所以說旅择,身邊無處不科學(xué)!

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