感谢邀请,从三维空间解读来看,我们在判断一个事物位置或者移动的位移,必须先选择一个参考物。以这一个点作为研究对象,离开混沌的宇宙便有了确定位置关系。
量子力学创始人玻尔认为,观察决定物质存在。在没有被观察之前,微观世界的粒子,其特性都是不确定的,直到你观察它的那一刻,它的不确定性才会消失。因此,我们在判断一个物体位置时,取决与我们所选择的参照物。
我们选择航行和移动中,之所以有方位,地球是以经纬度来表述的。经纬度是经度与纬度的合称组成一个坐标系统,称为地理坐标系统,它是一种利用三度空间的球面来定义地球上的空间的球面坐标系统,能够标示地球上的任何一个位置。
纬线和经线一样是人类为度量方便而假设出来的辅助线,定义为地球表面某点随地球自转所形成的轨迹。任何一根纬线都是圆形而且两两平行。纬线的长度是赤道的周长乘以纬线的纬度的余弦,所以赤道最长,离赤道越远的纬线,周长越短,到了两极就缩为0。从赤道向北和向南,各分90°,称为北纬和南纬,分别用“N”和“S”表示。
不过随着科学人生,人们不能简单通过两维坐标来描述地球,因为空间是立体的,因此人类又引入海拔来表述位置,因为一个完整空间位置关系可以准备表述一个物体位置,但是还有一个问题,物体出现在这一位置时间,因为时间不同,在空间某一个位置的物体可能不同,因此有出现思维坐标。但是这种描述位置关系,一定是按照观察者视点,也就是首先有一个标准物体而言的。
那么,进入浩海的宇宙,人们怎么来描述宇宙的位置呢?当然如果以观察者自己,我们也可以建立一个完整的四维坐标系,但是,因此也会出现上下概念,但是这种时空观是有局限的,对于其他观察者,毫无意义,因此这种时空上下又是毫无意义的,别人并不能从你的角度去准备确定位置。
那么在人类探究宇宙过程中,又是如何来确定位置的呢?所谓定位就是相对于一个参考点或者说数个参考点而言的,自然我们目前人类还没有脱离太阳系,因为太阳是太阳系恒星,因为通常把太阳系作为观察点,再结合与地球方位,定位就很容易了。但是,如果你在飞行器内,也是很难分清上下的,因为你所处飞行器也是运动的,以自己作为观察点,你上下也可能在不断改变,因为只能以太阳和地球相对位置才能确实,因此上下是毫无意义的。
不过,航天器在飞行时,还是要知道自己位置,有时候还需要进行姿态调整。因为太空中飞行姿态的每一个细微的角度,都会影响太阳能电池板的朝向,探测器信号的接收,卫星所携带的摄像机的视角等等。那么航天器是如何控制自身姿态的呢?
其过程大致为测量物理量-处理信号-控制驱动动力装置。其中测量物理量基本由太阳敏感器、星敏感器、磁强计、陀螺完成,其分别以太阳、其他恒星、地球磁场、惯性空间来完成对测量太阳视线与航天器某一体轴之间夹角、恒星相对于航天器的角位置、推测出航天器相对于地球的姿态、检测卫星三轴相对于惯性空间的角速率,并且与其他的敏感器联合使用进行卫星的姿态确定等任务。
总之,要对整个宇宙进行位置表述,是很难找到一个观测点,因为目前人类还之走出地球,没有超出太阳系,所以我们方法对于超出太阳系后是否有用,目前是无法判断的。不过,对于上下这种说法是肯定的,没有任何意义,因为你已经脱了地球引力后上下完全是一种主观看法,并没有实质位置关系。
2018年12月5日于宜昌市夷陵区吾同斋