正文
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图二：爱因斯坦解释广义相对论的手稿扉页
[4]
全球定位系统是靠空间卫星进行定位的，这些卫星运行在地球上方的近地空间中，它们不间断地向我们手中的设备发送两个简单的信息——发送信号的时间和卫星所在的位置。当我们接收到这个信号的时候，首先通过时间差
（接受信号的时间减去信号发送的时间）
和光速来计算我们和该卫星之间的距离；然后再根据这些卫星的位置计算出我们所在的位置了。
卫星就像坐标系中几个基准点一样，知道我们这些基准点之间的距离，就不难计算出我们的坐标。这听起来不过是初中所学的解方程组，可如果对相对论一无所知，可能永远解不出答案。
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图三：全球定位系统的原理
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一方面，考虑狭义相对论的效应，当卫星在太空以大约14,000公里每小时的速度飞过我们头顶的时候，卫星上的时钟比地球上的时钟每天会慢约0.000007秒；另一方面，广义相对论效应告诉我们，越靠近地球，时间走得也就越慢。卫星上的时钟会比地球上的快约0.000045秒。两者相权，相对论效应每天会带来0.000038秒的时间差
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。
这看似微乎其微，但大家不要忘了我们是在用光速
（299,792公里/秒）
来计算距离，如果导航上的时钟比卫星上慢0.000038秒，计算得到的距离就会比实际多出11公里！更重要的一点是，这个偏差是不断积累的！ 如果我们不了解相对论，从卫星进入轨道的那一刻起，距离的偏差会以每天11公里的速度增加！于是足不出户，GPS便可带你“环游世界”！可谓“差之毫厘，谬以千里”。
因此，每颗卫星内部搭载的原子钟都必须经过调教来克服这些“微小”的相对论效应。
说完了时间， 全球定位系统还有另一个重要的问题，卫星自身的位置又是如何确定的呢？答案是借助一类奇妙的天体——类星体
（Quasar）
。
太空中的卫星和大海中的航船一样，需要距离足够遥远的参照物来判断方向。只有距离足够遥远，它们看上去才是相对静止的，这么看来距离越远的东西并不是越没有意义哦。
长久以来，太阳和星星一直帮助我们在地球上判断方向，正如太阳东升西落、北极星
（目前是小熊座α星）
永远在北方。可是对于定位系统中的卫星来说，这些银河系内的星星与地球之间的距离仍不够远，它们自身运动带来的微小偏差仍会给定位结果带来巨大的影响。而距离地球足够越远的星体，它的可视亮度
（视星等）
就越暗，卫星又无法准确地辨识它们。
于是，让定位系统的正常运转所需要的参照物的条件听起来就十分矛盾——遥远又明亮的天体。而宇宙中就真的存在这样的天体——类星体。正如其名，类星体虽然在天空中十分明亮，看起像是一颗恒星
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，但其实它并不是，而是距离我们十分遥远的一个星系。其中心通常是一个超大质量的黑洞，巨大的引力吞噬着周围的气体，同时释放出大量的能量
[7]
。也因此，这个“正在进餐”的黑洞相对于其它同样遥远的天体而言，异常得明亮。
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图三：哈勃太空望远镜拍摄的类星体3C273
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从类星体发现到今天已经过去了大约70年
[8-11]
, 如今天文学家们已经发现了数万颗如此遥远却明亮非凡的星系。如果我们的宇宙是一个城市，它们就是这城市中的地标建筑：市中心最高的大厦、东边工厂的烟囱、城南的山、西区的古塔。通过这些标志物，我们绘制了一张宇宙的地图。
最早的类星体“星图”叫做ICRF
(International Celestial Reference Frame
[12]
)
,于1995年绘制完成，包括了约600颗类星体。如今这张星图还在不断地扩充，更加准确地为卫星定位。
这听起来是不是很熟悉？从前天上的星星给大海上的航行的船只以指引，而今天更加遥远的星系给宇宙中航行的卫星指引方向。于是在这个周六，我的车载导航将我顺利带到目的地——一片漫长且安静的海岸。下午两点，海潮已退，我和我的小侄子卷起裤脚，踏进湿润的沙滩之中。
与伟大的牛顿爵士和爱因斯坦相比，约翰·奥沙利文
（John O’Sullivan）
只能算个平凡的科学工作者，但是如今每一个人拿起手机和电脑链接上WiFi时或许都应该感谢他。他是澳大利亚的一个电子工程师，从1970年开始从事与射电天文望远镜相关的工作。
约翰·奥沙利文与合作者在1977年发表了一篇高效传输射电望远镜图像的文章
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，基本方法就是将信号拆分成不同的频率段来传输，接受器收到信号之后再重新合并起来。这种技术可以大大降低传输过程中的干扰，获得优良的传输效率。
这篇论文对射电天文观测自然十分有价值，可人们没想到的是这项研究成果在10多年后为WiFi带来了关键的技术突破，并已经为约翰·奥沙利文所属的科研机构
（CSIRO）
赚取了数亿美元的专利费。
在90年代初期，通讯业各巨头都在争相开发无线传输技术，但是在室内进行传输时，信号会在不断反射之后出现混响，使得传输效率奇差无比。而解决这一问题的答案就在那篇10多年前发表的科学论文当中，倒是颇有些“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”的意味。1996年，约翰·奥沙利文和CSIRO的团队将当时的技术改进后应用在了计算机网络传输技术上
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，成为了现近无线局域网通用标准802.11的一部分。
所以，每当你用WiFi刷微信朋友圈的时候，可不要忘记天文学家的贡献哦！
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图四：澳大利亚最大的射电望远镜，曾于阿波罗11号登月时负责图像信号接收
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，位于Parkes天文台，该望远镜隶属于CSIRO
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