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当美国科学家宣称，他们证实了爱因斯坦的预言，探测到引力波存在的直接证据，那是来自宇宙深处的黑洞碰撞合并的“葬礼”挽歌， 地球的科学家兴奋地“倾听”而欣赏。这一划时代的科学发现一经报道，全世界为之翘首点赞，这是百年的重大发现，堪比百年前人类发现电磁波。 然而， 电磁波就是我们生活的一部分：广播、电视、手机、无线网络，那么爱因斯坦仅仅是不可企及的、遥远宇宙的遥望、微弱的“歌唱”吗？ 于是， 公众疑惑发问，爱因斯坦对人类的科学贡献有哪些？ 是否改变了我们的生活？ 爱因斯坦的研究难道仅仅是虚无缥缈的时空梦想？ 或是些远离世俗的哲学高傲？ 唐吉坷德直面象牙塔的深奥？ 苏格拉底与柏拉图的宇宙思辨？还是道法自然的玄妙？ 为了回答这些问题，那就让我们一起走进时光的隧道，反观爱因斯坦对人类文明的改变，追本溯源， 掀开爱因斯坦的面纱。 1. 爱因斯坦：卫星为你导航 当你在戈壁沙漠，徘徊摸索、迷失方向；当你在繁华的城市道路开车，找不到该去的地方；当你在大海漂泊无助、不知道什么叫回头是岸。 求生的本能让你想到，导航仪在哪里？ 于是，你打开你的智能手机或者导航设备，只要有信号，你就在卫星导航系统的指引下， 按照电子地图走出困境。 现在使用的卫星导航系统均是航天大国的专利，诸如，美国全球卫星定位系统(GPS)、中国北斗卫星导航系统（BDS）、欧洲伽利略卫星导航系统（GNS）、 以及俄罗斯全球导航卫星系统GLONASS。 我们在地球上任意一点，都可以采集导航系统测定的具体位置坐标，并显示在导航仪或手机的屏幕上。但是，你是否想到，这些导航系统的卫星围绕地球轨道运动， 将积累由运动导致的时间修正？ 这是爱因斯坦相对论的应用场所。 假如你不考虑爱因斯坦的运动时间修正，那么长时间误差积累将导致位置的解算偏差太大， 使得导航精度下降而失误。所以，当你的私家车、或者孩子丢失了，只要带上全球定位系统（如智能手机），卫星将帮助你查找出丢失客体的运动路线、以及现在所处的位置，让你放心、安全地找到他们。 这时，你最要感谢的“雷锋”同志，他的别名叫爱因斯坦。 不过，当你去一些隐私的场所秘密约会时，卫星导航也会跟踪你的路线“细节”， 除非你不用智能手机。 这时，你最憎恨的“斯诺登”先生，他的阴影也是爱因斯坦吧。多么凑巧， 爱因斯坦他姓“爱”， 他永远把爱心与关怀投射在我们地球的每一个角落， 然而你也许偶尔因“爱”而恨吧。 是的，“爱”在你身边！ 2. 爱因斯坦：光电陪你解忧 今天， 我们已经进入全球化信息时代，每天经历着通讯交流、电影电视、网络购物、知识学习、游戏平台、再到飞机高铁控制系统，人类的几乎一切活动搬家到电脑和手机客户端。高科技让我们心灵选择自由了、但是我们成为现代化的奴隶？ 在光与电的世界，瞬间和高速使我们忘记自己是谁？ 偶尔疑问，身边的一切现代化工具是依照什么原理运行的？ 当你操起鼠标，指点江山、掌握世界的一刻，你可知道爱因斯坦在注视着你， 他就是真正的光电效应原理的创始人？ 难道不是比尔盖茨、乔布斯、扎克伯格、马云和马化腾，这些网络时代的超级明星，他们构建了高速信息网络系统并掌握其运行的科学技术原理？ 如果突然有一天你发现， 这五位网络巨人居然是电子科学与技术的门外汉，你一定大吃一惊并感到困惑。 夜晚，闪亮的鼠标开启一个崭新的虚拟世界，然而你知道鼠标依照什么原理工作的？ 鼠标内置光电传感器，它将光信号转换为电信号，再进行传输转换、图像处理，然后显示操作位置。这其中最重要的物理过程就是光电转换，即光电效应，其运行原理是爱因斯坦1905年提出的，因此他获得1921年诺贝尔物理奖。 这里怎么有点蹊跷？ 爱因斯坦是相对论大师呀，难道相对论没有获得诺贝尔奖？ 是的， 大约100年前，相对论在学术界存在争议, 所以爱因斯坦一生为之骄傲的相对论从来没有获奖。 当时，爱因斯坦提出光量子假设, 克服了经典理论的困难，成功地解释了实验发现的光电现象， 即入射光子可以在金属表面打出电子。因此，他也是量子理论的早起创始人之一， 提出了光子的波粒二象性， 这一革命性的划时代概念。 今天，科学家利用光电效应, 可以制造光电转换器，实现光信号与电信号的相互转换，这在日常生活中常常见到， 比如广泛应用光电管在光信号记录、电影电视、自动控制领域、还有太阳能光伏电池技术。 此外，电脑的光驱也是光电效应应用案例。 当光驱在读光盘时，激光束照射光盘，由于光盘刻着凹凸不平的纹路，代表0和1数据编码，因此激光束反射光出现强弱有规律的变化，再由光电二极管变成电信号，如此计算机就读出光盘中的信息了。 环顾四周，我们的现代化光电设备已经无法脱离爱因斯坦的“影子”， 因此我们也是在“爱”的树荫下分享高科技的成果。 再次，“爱”在你身边！ 纵观爱因斯坦的时代，那是科学发现大幅度刷新和改变人类历史的时代， 这与历史上的任何时代都不同； 我们在后爱因斯坦时代依然感受到他的冲击， 。试想，我们从来没有爱因斯坦及其那个时代的科技成果，诸如电脑、网络、卫星导航、核武器与核电站、纳米材料、激光发射描述， 世界将是多么田园、 多么安静，而人类多么孤独、生活多么单调。 甚至，毕加索的立体主义艺术也是相对论影响下的产物，他的创世作品《阿维农少女》油画，将不同时空点的瞬间心灵印象摆平在画布上，创造出四维的“蒙娜丽莎”的微笑。 毋容置疑，爱因斯坦的确在你身边， 他那遥远的宇宙深处的微笑， 荡起时空的涟漪， 伴随着引力波这一宇宙的交响在“歌唱”！ 幸运地，LIGO为人类收到了宇宙的音符。作者系国家天文台研究员。 |
