相對論有什么用

冷哲

在研發GPS（全球衛星定位系統）衛星時，學者發現：根據愛因斯坦于1905年發表的狹義相對論，由于運動速度的關系，衛星上的原子鐘每一天會比地面上的原子鐘慢7微秒;而根據1916年發表的廣義相對論，由于在重力場中不同位置的關系，衛星上的原子鐘會比地面上的每天快45微秒。二者綜合，GPS衛星上的原子鐘每天會比地面上的快38微秒。如果不對時間進行校準，定位位置將發生漂移，每天漂移距離約為10千米。

沒有相對論，就沒有全球衛星定位系統。

那么站在1905年或1916年，人們能夠想象相對論有什么用嗎？站在1854年，人們恐怕也無法想象黎曼幾何能有什么用。即便在1978年的時候，美國研發GPS的目的也不過是給自己的導彈、核潛艇等進行定位。1983年，大韓航空007號航班誤入蘇聯領空被擊落，時任美國總統里根宣布GPS將向民眾開放，以防止類似悲劇再次發生。1989年，第一顆新一代的GPS衛星發射成功，1994年，24顆GPS衛星全部入軌。我們今天開車必備的衛星導航，在1905年的時候連科幻小說作家都想象不出來。

今天當我們對著手機說“幫我找一家附近評價最高的川菜館”的時候，這背后牽扯了多少純理論呢？微積分、黎曼幾何、復變函數、概率論、相對論、電學、光學、有機化學、無機化學……每一樣理論，在其誕生之時，我們都想不到其對日常生活的作用。

總而言之，理科與工科是不同的。理科的目的在于探索這個世界的規律，而這些規律該如何得到應用，則是工科的事情。工科的主要工作就是用理科發現的理論、規律來解決人類社會中需要解決的問題（當然，工科在此過程中也發展出很多對世界規律的認識）。

理科成果的用處，極少會像工科那樣明顯。理科應該是超前于時代的。

正因為理科的研究總是艱難的、緩慢的，我們才應該堅持不懈地進行投入，不斷拓展人類的認知邊界。

如果工科在解決實際問題時發現理科的理論不能夠支持，這時候才投錢到理科去研究相關問題，那么問題的解決恐怕就要往后拖延幾十年，這將極大地阻礙人類社會的進步。

如果我們要用現有理論解決現有問題，那么就要保證理科研究領先于整個社會。

因此，今天最前沿的理科研究成果，其第一次應用往往在幾十年甚至上百年之后，它的應用形式很可能是我們現在難以想象的。

時常有人質疑：世界上還有很多貧困的人，為什么不拿錢補助他們，而要搞一些目前看不到應用場景的科學理論研究？這是因為，提高生活水平的主要力量是生產力水平的提高。如果我們今天仍然保持著一千年前的生產力水平，那么無論我們怎樣扶貧，大家的生活都不會好過到哪里去。加強基礎學科研究，即便暫時看不到應用場景，也是有利于整個社會的。

（張秋偉摘自江西教育出版社《認知迭代：在復雜世界中找到正確思考的邏輯》一書，畢力格圖）