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关于GPS系统“相对论修正”问题的函 黄志洵

已有 275 次阅读 2020-8-3 23:50 |个人分类:相对论属于近似|系统分类:科研笔记| 相对论, gps修正, 北斗

关于GPS系统“相对论修正”问题的函

 

诸位专家学者:

您好!

A.Einstein1905年提出狭义相对论(SR),1915年提出广义相对论(GR)。虽然据说在1921年他获Nobel物理奖时,Nobel委员会秘书在电话中特地说明这是由于他发现光电效应定律,与相对论无关;但百余年来该理论仍被认为是自然科学(物理学)的伟大成就,也成为神化Einstein的基础。我不是研究相对论的专家;年青时仰望Einstein如泰山北斗,中老年以后(经过学习和思考)看法大变,在自己写的著作中对相对论时有批评。……对于您,我曾仔细阅读过您的著作,很有收获。此信向您请教,关于全球卫星导航定位系统(GPS)的“相对论修正”问题。

我发现,在许多文章中,这个修正是当作既成事实来宣传的,并认为是相对论既伟大又有用的最好例证,而且通俗到谁都能理解。例如,我订阅的《报刊文摘》报(上海出版),在最近(722日)刊登了一篇短文,题为“相对论有什么用”;文章说:

“在研发GPS卫星时,根据SR,由于运动速度的关系,卫星上的原子钟每天比地面上的原子钟慢7μs。根据GR,由于在重力场中不同位置的关系,卫星上的原子钟每天比地面上的原子钟快45μs。二者综合,GPS卫星上的原子钟每天比地面上的快38μs。如不校准时间,定位位置将漂移,每天约10km。因此,没有相对论就没有全球卫星定位系统”。

以上说法对吗?如果对,那么这一情况似乎以最简单的方式表明了相对论的正确、重要、有用和精密。这时我要问,国内外有那么多专家学者写了中、文英论著(文章或书)批评相对论,还有意义么?另外,对于中国研发的“北斗”卫星导航系统,该不该做“相对论修正”呢?作为理论家,您敢不敢理直气壮的说:“照我讲的办,无论GPS或北斗,都可以不做修正,在实践中绝不会出任何问题”呢?

1991年海湾战争,美国GPS导航的精确制导武器震惊世界。中国于1994年启动北斗系统建设,2003年发射3颗地球静止轨道卫星2012年完成14颗卫星组网,2020年建成北斗3号系统——30颗卫星的系统可为全球服务(定位、测速、授时)。其授时精度在全球优于20ns。值得注意的是,1μs的时间测量误差会引起300m定位误差。

技术领域的高速发展对理论物理学家提出了要求——要把理论搞对、搞精确,要领先一步,能回答工程师们的疑问。这也涉及到相对论。

很久以来,拥护相对论和反对相对论的人们实际上分成了两大阵营。但一直各说各话,似乎谁也不能说服对方。甚至有的好朋友,因为观点不同而互相反目。……也有专家学者至今仍在设计实验,企图以过硬的实验“临门一脚”(用足球赛来比喻),解决这种世纪之争;这是否有些天真?当然,主流物理界对相对论一直是100%肯定,甚至把反对者看成异类。实际上,一位大学教师如果不相信相对论,他如私下发表意见,或写些只代表个人的文章,不会有人干涉。但由于相对论早就进入高校成为本科及研究生教材的重要内容,教师在授课时,恐怕不能(也不敢)讲相对论的坏话,现实就是如此。至于社会上有的学者一直因此受压制和歧视的情况,大家心里有数,就不啰嗦了。

就我个人而言,我比较拥护Newton;前些时候我提出了“牛顿仍称百世师”这一说法。最近我研究“光线经过超大质量物体(如太阳、行星)旁边时究竟会不会偏折的问题”,又写下了两句话,“劝君莫笑牛顿愚,引力之事再思维”。我对“光速极限论”、“时空一体化”、“引力几何化”之类极为反感。但是,过去我从不让自己的学生(硕、博研究生)卷入学术界激烈争论的旋涡;况且避开一些暗礁后仍有许多重要、有趣、有难度的课题。……我对长久以来神化Einstein的做法很不赞成;十几年前英国皇家学会(Royal Society)曾对科学家们搞民意测验,提出的问题是:“你认为NewtonEinstein谁更伟大?”结果赞成Newton的人更多(超过60%),这件事对我很有启发。马青平教授(Prof.Qing-Ping Ma)于2013年推出《The Theory of Relativity: Principles, logic and Experimental Foundation》一书(美国Nova出版公司,精装,共490页);对相对论作了深刻剖析和尖锐批评。这说明在西方科学界也不是只许颂扬,否则该书不可能在纽约出版。

关于量子通信,这两年国内争论也很激烈。最近有消息说,量子通信第1股(国盾量子)已经上市,似乎是商业化落地了(?)不知您怎么看呢?

总之,我觉得形势发展很快,而我们的知识不足。即使“活到老、学到老”,也还是赶不上。期待回信;祝

健康!

黄志洵     

2020726

 

又及:国防工业出版社位于北京城内紫竹院附近,前些时一度被列入疫情“中风险区”,社长总编都隔离,工作半瘫痪。拙著《微波和光的物理学研究进展》的出版很受影响。但最近北京疫情已过,出版工作恢复正常。现已让我看二校样,估计9月(或10月)出版有望;顺告。




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