时空弯曲的直接证明，GPS每天可偏差11公里

也许现在很多人还认为相对论离我们很遥远，时空弯曲和我们完全无关，甚至根本不相信时空是弯曲的，或者完全没有任何概念。当初爱因斯坦发表广义相对论预言时空弯曲的时候，非得英国人派了两支船队，等到日全食的时候，赶到地球上两个相距遥远的地方，分别测量被太阳挡住的星光，才最终证明时空是弯曲的，真是又费马达又费电。走一万里漫漫长路，只为了验证星光被太阳弯曲0.00046度（1.65角秒）。不过这是人类历史上最重要的一段航程，我们对时间、空间以及宇宙的认识从此发生了根本转变。

近100年过去了，现在广义相对论已经被科学家们广泛接受，不过很多人依然不相信时空是弯曲的，因为连空间弯曲我们都没有看见过，何况时间弯曲呢？时间弯曲又是什么样子呢？有什么和我们息息相关的东西可以证明时间是弯曲的呢？

证据就在我们的手里，几乎每个人都会用到的手机GPS卫星导航。GPS导航的基本原理是，手机接收地球上空至少四颗不同位置的GPS卫星发射的时间和位置信号，通过比对后计算出自己的位置，标示在地图上。那么GPS卫星导航系统为什么能证明时间是弯曲的呢？这个原理早已为很多人所熟知，不过依然有朋友云里雾里，笔者就简要介绍一下。

时间的弯曲是由时间变快变慢来度量的。广义相对论认为，物体的运动速度将导致其时间弯曲，具体表现在速度越快的物体，其时间变得越慢。GPS卫星在轨道上的速度约1.4万公里/小时，它的时间每天将变慢7微秒。

广义相对论还认为，大质量物体会导致其周围的时间和空间发生弯曲，具体表现在离大质量物体越近，时间就变得越慢。GPS卫星在离地球大约两万公里的轨道上运行，它的时间比起地球表面的时间，平均每天要快45微秒。

综合二者的影响，GPS卫星上的时间被弯曲后，每天将变快约38微秒，经计算，这会导致地面上的定位精度每天累积偏差约11公里。据说美国发射第一颗GPS卫星的时候，没有考虑到广义相对论的时空弯曲效应，导致根本无法用来定位。那这个问题是怎么解决的呢？很简单，工程师们将GPS卫星上的原子时钟走动频率调慢100亿分之4.465，GPS卫星便能向接收设备发送正确的时间和位置信号了。当然笔者认为美国发射第一颗GPS卫星便发现这个问题很可能是杜撰的，只是为了增加事件的戏剧性，因为仅凭一颗卫星根本不可能定位。

另外，朝鲜发射导弹老掉进海里，不知道是不是和他们没有技术纠正GPS信号的偏差有关，毕竟时钟快慢问题解决了，其它还有很多因素会影响定位精度的。而且朝鲜还常常发射信号干扰GPS，揩油不好好揩，还要搞破坏，没准儿连自己的也破坏了。

所以，如果你用过手机GPS导航，你就已经实践了爱因斯坦的广义相对论，别再萌萌地问：什么是时空弯曲？或者问：什么是时空？甚至问：什么是弯曲？

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