相對論與智能駕駛_風聞

除了特斯拉標新立異（頑冥不化？）採用純視覺的智能駕駛方案，主流的其它廠商均採用雷達+光學攝像頭的智駕傳感器組合。可知，雷達在現代智能駕駛中有着非常重要的作用，是車輛的高精度眼睛。即使沒有自動駕駛，大多數的車輛也都配有倒車雷達，當車靠近障礙物時開始“嗶嗶嗶”的報警。雷達主要有兩個作用，測距和測速，而這兩點都恰恰和一百二十年前愛因斯坦提出的狹義相對論密切相關。

1. 雷達測距

雷達測距的原理非常簡單，就是在時間t1發出一個電磁信號，經過一段時間後在t2時刻收到這個信號的反射回波，那麼前方障礙物距離雷達的距離就表示為

d=c(t2-t1)/2

現在，我們知道了光速在其中有着非常重要的作用，如果光速測量不準，或者光速隨着車速發生變化，那距離的測量都將變得異常複雜。

毛主席有一句詩“坐地日行八萬裏”，是説如果我們坐在地球赤道上，即使什麼一步也不邁，那我們一天也相當於走了8萬里。那如果我同時也向前跑了8萬里，那一天下來我將移動了16萬里，看起來似乎沒有錯。

但是我人跑起來太累，1887年邁克爾遜和莫雷就發出了一束光代替自己跑，邁克爾遜測量的結果是:

不論地球轉不轉，光在相同的時間內走過的距離都是一樣的。

這個結果可以類比於，即使讓光坐着火箭，它也不能跑的更快。這個實驗結果被愛因斯坦拿來，作為相對論的第一條假設：在一切參考系中，光速具有完全相同的值，光速是宇宙中的一個常數。

現在雷達測距的問題轉化為時間的測量，需要測出光從發出到返回的精確時間間隔。如果這個距離是15釐米，要測出這段距離，對於時間的分辨率至少要達到10^(-9)秒的量級，也就是1納秒。所以，這裏的問題就轉化為要有一個非常精準的時間刻度，而在國際單位制中，“1秒是銫-133原子在基態下的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個週期的時間”。時間的定義和測量，已經抵達到粒子物理研究的深處。如果基礎科學的研究停滯，想要獲得更精確的時間也是不可能的。

2. 雷達測速

雷達的第二個作用是測速，雷達測速利用的原理是電磁波的多普勒效應。火車向我們駛來時，聽到的火車鳴笛聲會越來越緊湊，而當火車遠離時，聽到的鳴笛聲會逐漸變得悠長。這就是多普勒現象，靠近時，相同的時間內聽到完整的聲波波長數目增多，大腦感覺就是越來越急促。遠離時，相同時間內聽到的完整波長數目減少，波長被拉長，感覺就是悠長綿遠。

對於普通的聲波，假定波源每秒中振動的週期數目是確定的，而人一秒內聽到的完整波的數目=（聲速-人速）/(聲速-波源速度)*波源單位時間內發出的波數。

先咱我們知道人聽到的數目和波源移動的速度相關，利用這樣的原理，就可以測量速度。

但是，對於雷達而言，它發出的是電磁波：

目標物每秒鐘聽到的波長=（光速-雷達相對於目標物的靠近速度）*雷達發出電磁波的週期Ts

但是雷達發出電磁波的週期Ts是雷達自己觀察自己的，對於目標物而言，雷達是在以一定速度運動，狹義相對論認為，一旦物理開始運動，它上面經歷的時間在其它物體看來就會變長，變長的因子取決於該物體運動的速度，物體運動的越快，它的時間就越慢。這種現象叫做運動時鐘的時間延緩效應。

所以在利用電磁波的多普勒效應測量速度時，我就需要利用到相對論的時間延緩效應。如果沒有相對論這樣的基礎科研，很難想象我們可以利用雷達正確的測量速度。

基礎科學的研究和發展，可能需要很長的時間才會帶來技術和產業的進步，但是一旦它發揮作用，所帶來的影響將是方方面面的，全範圍的滲透進我們的生活。這樣的例子在科學發展的歷程中比比皆是。我只不過從一個非常非常小的方面簡單的剖析一下，上世界初才出現的雷達本身更是電磁學發展的結果之一。人類現今幾乎所有的技術都是立足於基礎科學的研究成果，科學與技術本就是相伴而生。科學探索的是自然原理，是對自然運行法則和規律的客觀描述。將科學理論應用於社會實踐和生產活動就產生了技術。兩者不是割裂的。不懂科學原理的人和企業，是不可能生產出好的產品，對於科學的無視和傲慢只是源於自身的短視。

無知和弱小，不是生存的障礙，傲慢才是。