相对论与智能驾驶

除了特斯拉标新立异（顽冥不化？）采用纯视觉的智能驾驶方案，主流的其它厂商均采用雷达+光学摄像头的智驾传感器组合。可知，雷达在现代智能驾驶中有着非常重要的作用，是车辆的高精度眼睛。即使没有自动驾驶，大多数的车辆也都配有倒车雷达，当车靠近障碍物时开始“哔哔哔”的报警。雷达主要有两个作用，测距和测速，而这两点都恰恰和一百二十年前爱因斯坦提出的狭义相对论密切相关。

1. 雷达测距

雷达测距的原理非常简单，就是在时间t1发出一个电磁信号，经过一段时间后在t2时刻收到这个信号的反射回波，那么前方障碍物距离雷达的距离就表示为

d=c(t2-t1)/2

现在，我们知道了光速在其中有着非常重要的作用，如果光速测量不准，或者光速随着车速发生变化，那距离的测量都将变得异常复杂。

毛主席有一句诗“坐地日行八万里”，是说如果我们坐在地球赤道上，即使什么一步也不迈，那我们一天也相当于走了8万里。那如果我同时也向前跑了8万里，那一天下来我将移动了16万里，看起来似乎没有错。

但是我人跑起来太累，1887年迈克尔逊和莫雷就发出了一束光代替自己跑，迈克尔逊测量的结果是:

不论地球转不转，光在相同的时间内走过的距离都是一样的。

这个结果可以类比于，即使让光坐着火箭，它也不能跑的更快。这个实验结果被爱因斯坦拿来，作为相对论的第一条假设：在一切参考系中，光速具有完全相同的值，光速是宇宙中的一个常数。

现在雷达测距的问题转化为时间的测量，需要测出光从发出到返回的精确时间间隔。如果这个距离是15厘米，要测出这段距离，对于时间的分辨率至少要达到10^(-9)秒的量级，也就是1纳秒。所以，这里的问题就转化为要有一个非常精准的时间刻度，而在国际单位制中，“1秒是铯-133原子在基态下的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的时间”。时间的定义和测量，已经抵达到粒子物理研究的深处。如果基础科学的研究停滞，想要获得更精确的时间也是不可能的。

2. 雷达测速

雷达的第二个作用是测速，雷达测速利用的原理是电磁波的多普勒效应。火车向我们驶来时，听到的火车鸣笛声会越来越紧凑，而当火车远离时，听到的鸣笛声会逐渐变得悠长。这就是多普勒现象，靠近时，相同的时间内听到完整的声波波长数目增多，大脑感觉就是越来越急促。远离时，相同时间内听到的完整波长数目减少，波长被拉长，感觉就是悠长绵远。

对于普通的声波，假定波源每秒中振动的周期数目是确定的，而人一秒内听到的完整波的数目=（声速-人速）/(声速-波源速度)*波源单位时间内发出的波数。

先咱我们知道人听到的数目和波源移动的速度相关，利用这样的原理，就可以测量速度。

但是，对于雷达而言，它发出的是电磁波：

目标物每秒钟听到的波长=（光速-雷达相对于目标物的靠近速度）*雷达发出电磁波的周期Ts

但是雷达发出电磁波的周期Ts是雷达自己观察自己的，对于目标物而言，雷达是在以一定速度运动，狭义相对论认为，一旦物理开始运动，它上面经历的时间在其它物体看来就会变长，变长的因子取决于该物体运动的速度，物体运动的越快，它的时间就越慢。这种现象叫做运动时钟的时间延缓效应。

所以在利用电磁波的多普勒效应测量速度时，我就需要利用到相对论的时间延缓效应。如果没有相对论这样的基础科研，很难想象我们可以利用雷达正确的测量速度。

基础科学的研究和发展，可能需要很长的时间才会带来技术和产业的进步，但是一旦它发挥作用，所带来的影响将是方方面面的，全范围的渗透进我们的生活。这样的例子在科学发展的历程中比比皆是。我只不过从一个非常非常小的方面简单的剖析一下，上世界初才出现的雷达本身更是电磁学发展的结果之一。人类现今几乎所有的技术都是立足于基础科学的研究成果，科学与技术本就是相伴而生。科学探索的是自然原理，是对自然运行法则和规律的客观描述。将科学理论应用于社会实践和生产活动就产生了技术。两者不是割裂的。不懂科学原理的人和企业，是不可能生产出好的产品，对于科学的无视和傲慢只是源于自身的短视。

无知和弱小，不是生存的障碍，傲慢才是。