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真相与真理:爱的谎言,深入谷底的悲哀

已有 6852 次阅读 2016-3-18 08:59 |个人分类:鳖解物理|系统分类:科普集锦| 真相, gps, 相对论, 谎言, 真理

真相与真理:爱的谎言,深入谷底的悲哀


最近,科学网进行了“真相”的小讨论,联想当年“真理”的大讨论,知识分子该谈真理还是谈真相?答案显而易见,没有真相就没有真理。然而,现实中人们对真相大多选择莫言,因为绝大部分真相都是见不得人的,谈真相是有风险的。

共识是否代表真相?答案同样显而易见,无论政治还是科学,共识往往掩盖了真相。在绝对垄断的话语权下,谎言重复一千遍就可能成为“事实真相”,并逐步共识到不可质疑的真理。

这些年,常被人质问:相对论是已公认并得到实验验证的科学真理,“没有相对论就没有GPS”是不争的科学事实,你怎么还质疑爱因斯坦?每每,我总有一种深入谷底的悲哀。GPS利用了相对论效应,这是科学事实吗?今天让各位验证一下:共识背后的真相,是真理还是谎言?

相对论,一个关于爱的故事,就像女人的某个亲戚,总有人定时拿来传颂:爱的爱,是久经考验的真爱!有人对此表示怀疑:这世界还有真爱吗?

爱的捍卫者愤怒了:“怀疑真爱,是对爱的亵渎!”;“我们的生活处处有爱,狭义的爱、广义的爱都有!”;“我们每天用的GPS,就是爱的结晶!”;“由于爱的效应,天上的钟与地面的钟走时不同步,狭义爱让天上的钟每天慢T1=7微秒,广义的爱让天上的钟每天快T2=45微秒,一快一慢,使得天上的钟比地上的钟每天快38微秒。”;“别小瞧38微秒,它每天累积11公里的定位误差!谁敢不信爱?走路,掉入下水道!开车,翻进太平洋!”。

(先指出爱疯们的概念错误,他们根本没理解误差的概念!GPS是瞬间测量定位,就算相对论效应存在,也不能用累积定位误差定义精确度。举个例子,我对目标靶连开十枪,分别命中:9.5、9.5、9.6、9.4、9.7、9.3、9.8、9.2、9.9和9.1环,可以用累积误差5环来描述我的枪法吗?)

有一句流行语:你永远无法唤醒一个装睡的人!其实,最难唤醒的是那些深陷爱的泥沼的痴情者,他们绝对不会接受被爱长期欺骗的事实。本博因为曾经被爱伤害过,清醒后,总想告诫善良的受骗者:爱是谎言!但是,听过E=mc2造出原子弹的神话,再听相对论与GPS的爱情故事,不明真相的人们都深信爱的伟大:爱,怎么可能是谎言?

全球定位系统(Global Positioning System -GPS)是美国从上世纪70年代开始研制,于1994年建成。GPS由24颗GPS卫星构成,它确保任何时候在地球上的任何地点至少能见到其中的4颗卫星。GPS之所以能精准定位,完全得益于工程师们发明的差分观测法,与相对论没有半分钱关系。接下来,本博浪费点时间科普一下差分观测法,希望有助读者认清爱的谎言。


如上图所示,地球表面有一个鸟人P,他想知道自己在地球的具体坐标方位,就求助刚好飞过的唐僧师徒(唐僧A,悟空B、八戒C、沙僧D),希望他们报出各自的坐标和时钟的时间。很快,鸟人在不同时刻(tPA、tPB、tPC、tPD)收到四个回复:

tPA时刻:鸟人、鸟人,我是唐僧,我的坐标和时间是:{xA,yA,zA,tA};

tPB时刻:鸟人、鸟人,我是悟空,我的坐标和时间是:{xB,yB,zB,tB};

tPC时刻:鸟人、鸟人,我是八戒,我的坐标和时间是:{xC,yC,zC,tC};

tPD时刻:鸟人、鸟人,我是沙僧,我的坐标和时间是:{xD,yD,zD,tD}。

假设信号的传播速度为c,根据初中物理:距离=速度×时间,我们可以得到以下四个方程:

其中i=A、B、C、D。理论上,把唐僧师徒提供的数据代入上面的方程组,鸟人即可确定自己的坐标方位(x、y、z)。

公式(1)成立的基础是天地时钟同步且同样精准,现在问题出现了,天上的天神都佩戴几百万元的原子钟,而地面的“鸟人们”只能使用几十元的廉价“鸟钟”,与“天时”{tA,tB,tC,tD}相比,“鸟时”{tPA、tPB、tPC、tPD}的误差是不可避免的,所以,由公式(1)获得的x、y、z误差将非常大,根本不能直接用于GPS定位。怎么办?聪明的工程师发明了差分观测法,该方法只要求24颗卫星原子钟精确、同步,就能确保地面的精准定位。

假设测量时刻“鸟时”与标准时存在δ误差,即,{tPA、tPB、tPC、tPD}→{t*PA+δ、t*PB+δ、t*PC+δ、t*PD+δ},带星号的为无误差的标准时。工程师巧妙地对“天时”{tA,tB,tC,tD}和“鸟时”{tPA、tPB、tPC、tPD}进行重组,获得6种时间差组合:ΔtAB、ΔtAC、ΔtAD、ΔtBC、ΔtBD、ΔtCD。以ΔtAB为例,可表示为:


奇迹出现了!误差δ被消除了,这意味着差分观测法消除了天地钟之间不同步等误差。不难看出,差分观测法才是GPS能够精准定位的秘密所在,与爱因斯坦的相对论没有任何关系。

物理上,(2)式代表A和B信号传播到P过程的时间差,再根据(距离差=速度×时间差),有


同理,其它5种时间差组合可以建立另外5个关系式,三个未知数六个方程,足以解出鸟人的坐标x、y、z。原理上,三个卫星就可以定位,由于计算机采用最小误差法解方程,通过增加卫星数量可以提高定位的精准度,四颗卫星定位是考虑投入与定位精度矛盾的最经济方案。对于更高精度的军事定位,必然要增加卫星数量,同时,要更细致地研究卫星轨道、电离层、大气层等引入的误差。

差分观测法克服了天地钟无法保持同步的难题,在保证定位精度的前提下,大大降低了系统对地面钟的要求,无疑是人类智慧的结晶。我很费解,为什么总有人无视科学事实、掩盖事实真相,肆意制造各种“爱”的神话,煞费苦心地往老爱的屁股贴金?信口开河地加7微秒、减45微秒,无数科学家几十年的努力却变成“爱”的奉献?那些口口声声“没有相对论就没有GPS”的爱疯们,你们敢站出来说说:爱的38微秒是如何提高GPS的定位精确度?我渴望被你们打脸!

逻辑上证伪“GPS利用了相对论效应”非常简单,若“GPS利用了相对论效应”为真,必须满足相对论游戏的两个必要前提条件:1、卫星和地面GPS设备使用了完全相同的原子钟;2、所有天地原子钟都进行过同地同步校准。事实上,我们所使用的GPS系统完全无视相对论给定的条件,说明GPS定位根本无需考虑相对论效应,真相是“没有相对论就没有GPS”是爱的谎言。



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