爱因斯坦与GPS
愛因斯坦與GPS
Alice and Bob Mike Wong
日期:
2024年04月26日
在这之前的几篇文章中,我们一起看了电脑的发展史,在现代的智能手机中,还有一个技术是由智能手机出现到现在都在使用的技术——全球定位系统 (GPS)。这个大家都在用的技术,你们知道与最为人共知的理论物理学家——爱因斯坦有关吗?此文会为大家介绍这个技术及如何跟爱因斯坦拉上关系。

全球定位系统如何运作

全球定位系统(GPS)相信大家都知道它是用於确定智能手机每时每刻的精确位置。但这个系统是如何做到这个效果呢?靠的是围绕地球的衞星,全球定位系统是一个由卫星和接收器组成的系统。这套系统中有一组卫星,它们绕着地球轨道运行。每个卫星都带有一个非常精确的原子时钟,可以提供非常准确的时间信息。当GPS接收器接收到来自多个卫星的信号时,它可以计算出自身与这些卫星之间的距离。通过将距离信息从多个卫星组合起来,接收器可以确定自己的精确位置。


跟爱因斯坦的关系

但看上去跟爱因斯坦又有甚麽关系呢?又不是他发明这个系统。关键在於他的相对论所预测的情况。根据爱因斯坦的理论,重力和速度会影响时间的流逝。在GPS系统中,卫星的运动速度非常快,同时它们也处於地球的较高位置。这导致卫星所处的重力场和速度对时间的影响比地球表面更大。因此,如果不考虑相对论效应,GPS系统将会产生定位的错误,因为计算距离需要用到时间但在这个情况下是会出现时间膨胀效应。所以GPS接收器会根据已知的相对论效应来调整卫星发送的信号的时间。这样一来,接收器就能够更正地球表面上的时间,从而确保定位的准确性。


结语

GPS系统利用爱因斯坦的相对论理论来校正时间膨胀效应,从而确保定位的准确性。这个技术的广泛应用使我们能够在导航、交通、运输等领域中更加方便地确定我们的位置。这是众多因为理论物理而可以在日常生活中影响到我们的例子之一。所以各位不要以为物理,以至理论物理是和我们生活不相关的一门学科,反之,从这个系列中我相信大家都看以见到,科技的发展是由无数的研究来推动和影响我们的生活。


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日期:2024年04月26日
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全球定位系统如何运作

全球定位系统(GPS)相信大家都知道它是用於确定智能手机每时每刻的精确位置。但这个系统是如何做到这个效果呢?靠的是围绕地球的衞星,全球定位系统是一个由卫星和接收器组成的系统。这套系统中有一组卫星,它们绕着地球轨道运行。每个卫星都带有一个非常精确的原子时钟,可以提供非常准确的时间信息。当GPS接收器接收到来自多个卫星的信号时,它可以计算出自身与这些卫星之间的距离。通过将距离信息从多个卫星组合起来,接收器可以确定自己的精确位置。


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但看上去跟爱因斯坦又有甚麽关系呢?又不是他发明这个系统。关键在於他的相对论所预测的情况。根据爱因斯坦的理论,重力和速度会影响时间的流逝。在GPS系统中,卫星的运动速度非常快,同时它们也处於地球的较高位置。这导致卫星所处的重力场和速度对时间的影响比地球表面更大。因此,如果不考虑相对论效应,GPS系统将会产生定位的错误,因为计算距离需要用到时间但在这个情况下是会出现时间膨胀效应。所以GPS接收器会根据已知的相对论效应来调整卫星发送的信号的时间。这样一来,接收器就能够更正地球表面上的时间,从而确保定位的准确性。


结语

GPS系统利用爱因斯坦的相对论理论来校正时间膨胀效应,从而确保定位的准确性。这个技术的广泛应用使我们能够在导航、交通、运输等领域中更加方便地确定我们的位置。这是众多因为理论物理而可以在日常生活中影响到我们的例子之一。所以各位不要以为物理,以至理论物理是和我们生活不相关的一门学科,反之,从这个系列中我相信大家都看以见到,科技的发展是由无数的研究来推动和影响我们的生活。


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