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若无广义相对论，人们能根据实验统计的数据误差，找出规律来解决GPS导航的时间差吗？
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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：
若无广义相对论，人们能根据实验统计的数据误差，找出规律来解决GPS导航的时间差吗？
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
可以肯定地说，如果没有广义相对论，科研人员也有能力根据实验统计的数据误差，找出规律来解决GPS导航的时间差问题，来提高导航精度。只是没有广义相对论，可能科研人员不明白背后的道理是什么而已。
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。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
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！
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