以下文字，盡管我也看不懂，但對科學的敬畏，讓我喜歡！
愛因斯坦說：“科學沒有宗教如同瘸子，宗教沒有科學如同盲人。”相比玄而又玄的量子力學，相對論也不遑多讓。兩大理論同宗同源，同一時間誕生自物理學的兩朵烏云，這哥倆聯(lián)手摧毀了經(jīng)典物理學大廈，卻又有著截然不同的秉性。
科學之魅力，在于荒誕不經(jīng)的表象背后所蘊藏的嚴絲合縫的驚人巧合。如果說量子力學是物理學家的群魔亂舞，那么相對論就是愛因斯坦的獨角戲；如果說量子力學是積小流成江海，那么相對論就是橫空出世；量子力學是從實驗現(xiàn)象拼揍出理論公式，相對論則是憑空捏造后再尋找實驗驗證；量子力學收割了成堆的諾貝爾獎，相對論只是少數(shù)人的孤芳自賞；量子力學早已落地生根，相對論依然空中樓閣；量子力學只管微觀（電子質(zhì)子），相對論只管宏觀（時間空間）……
相對論和量子力學仿佛商量好一般，默契到無以復加！這兩個理論是如此矛盾，卻又都如此準確，真是折磨了一代又一代的物理人！不多廢話，下面有請專利局的小科員愛因斯坦同學，為我們演繹“獨角戲”。
先等等，大家知道我比較啰嗦，正戲哪有這么快開始，先聽段前奏吧！
物理學家大多秦始皇轉(zhuǎn)世，天生有“大一統(tǒng)思想”，最好把宇宙所有規(guī)律歸納成一個公式。經(jīng)典物理經(jīng)歷了開枝散葉的“牛頓時代”后，又逐漸歸攏走向統(tǒng)一，但凡能在“大統(tǒng)一”事業(yè)上有所建樹的科學家都能名垂史冊。
“大統(tǒng)一”路上的巔峰之作，非“麥克斯韋方程組”莫屬，至少排名人類最偉大公式前三甲！原本“電”和“磁”是兩路人，但自從法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應后，大家都知道電和磁早就有一腿了，卻苦于沒有牽線搭橋的媒婆。正當大家干著急時，麥克斯韋大筆一揮，從此電、磁成了一家人。
麥克斯韋方程組以如此優(yōu)美的形式，完整闡述了電和磁的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律，堪稱物理學難得一見的白富美！“光”也是電磁波，愛因斯坦一直對“光”情有獨鐘，于是他就很癡迷的看著這個白富美。這情景神似楊過悟出黯然銷魂掌，愛因斯坦看著看著，豁然頓悟，提出了一個銷魂的假設：光速不變原理！
這是何意？舉個例子：你站在路邊不動，我騎車速度10km/s，妹子開車速度50km/s，那么妹子對你來說速度是50，對我來說速度是40。這個是我們正常的理解，對吧？
同樣的場景，把妹子換成“光”，那么應該是：光對你來說是300000km/s，對我來說是（300000-10）km/s，對吧？愛因斯坦說，你們太不了解“光”妹子了，無論你們的速度是多少，她的速度永遠都是300000km/s。極端一點，你的速度是0，而我的速度是299999km/s，同一束“光”，對你來說速度是300000km/s，對我來說依然是300000km/s！要崩潰了，有木有！兄弟，無論哥追的有多塊，咱離妹子都是一樣的遠吶！
那這到底是一束光還是兩束光啊？當然只是一束光，只不過，這束光在不同的人看來，永遠都是一樣的速度。相對論的起點就是來自這么一個無比荒誕的假設：光速不變原理！
既然光速絕對不變，那應該叫“絕對論”，干嘛叫“相對論”？相對論是與“絕對時空觀”相對應的，學術點說，一切物理定律在所有慣性參照系中具有相同的數(shù)學形式，學名“相對性原理”，這是相對論的第二個假設。
這個話題又有點哲學的味道了。回到剛才的場景，我騎車的速度是10，而你站在路邊不動，假設整個系統(tǒng)或者說全宇宙只剩下你我，那么到底是誰在動，誰不動？在你看來我在動，在我看來你在動，為了搞清楚誰在動，就把這事說成：我相對于你的速度是10。這是高中物理的內(nèi)容，今天的人不難理解，不過在當時“以太”學說的背景下就不一樣了。
什么是“以太”？又是亞里士多德這位老同學提出的概念：空間是以太組成的，靜止和運動都是相對空間而言，也就是說“我相對于空間的速度是10”，而不是“我相對于你的速度是10”。這種觀點，再算上亙古不變的一維時間，稱之為牛頓時代的“絕對時空觀”。
“光速不變原理”+“相對性原理”，好吧，那然后呢？憑這兩下子就想顛覆世界？大家注意，老司機愛因斯坦開始飚車了，心臟不好的備好速效救心丸！
假設光速是30，老司機把車速飆到26，車廂高度是15。然后，車廂天花板發(fā)出一束光，垂直照到地板上。對車廂內(nèi)的人來說（即以車廂為參照系），車廂是沒有速度的，所以這束光走過的路程就是車廂的高度，根據(jù)光速不變原理，花費時間：車廂高度/光速=0.5。
但對車廂外的人來說（即以地面為參照系），光束在移動的過程中，車廂也在移動，所以光走的路徑是一條斜線，顯然路程比原來更多了，而光速是不變的，根據(jù)時間=路程/光速，這事情就大條了！
咱算算，假設花費時間為t，那么這段時間車廂的移動距離是26t，根據(jù)勾股定理，光束走的路程30t的平方=車廂高度15的平方+車廂移動距離26t的平方，解方程得t=1。同樣一件事，車廂外比車廂內(nèi)多花了一倍的時間！
愛因斯坦說，光速是不變的，只能委屈時間了，沒錯，車廂內(nèi)的時間膨脹了！
這事兒怎么聽著怎么怪，再走一段看看。
老司機飚車的過程中，在車廂中間閃一下光，對車廂內(nèi)的人來說，顯然光是同時達到前壁和后壁。對車廂外的人來說，車在前進，而光速不變，所以光先到后壁，再到前壁。如果前后壁分別有個接收器，那么這兩個接收器接收到信號，是同時？還是不同時？
愛因斯坦說，你們壓根不知道啥叫“同時”，如何判斷在兩個地方發(fā)生的兩個事件是否同時？當這兩個事件發(fā)生的瞬間各自發(fā)出一個閃光信號，如果光同時到達這兩個地方的中點，那么就認為這兩個事情是同時發(fā)生的，不然就是不同時的。所以車廂內(nèi)的人看是同時的，車廂外的人看是不同時的，“同時”也是相對的。
各位看明白沒？這“光”真是集愛因斯坦萬千寵愛于一身，連時間都要按照光的腳步走。
本學渣表示不服，這說法太賴皮了！那豈不是說，我身邊發(fā)生的一切都是延時的，我永遠生活在過去？因為他們的光信號跑到我這都需要時間！舉個例子，假設太陽突然消失了，8分鐘后，地球就會知道，那地球人有沒有可能在太陽消失的一瞬間就知道？愛因斯坦說，完全不可能，太陽消失后，地球依然可以感受到陽光，感受到太陽引力，無論用什么方法都無法在8分鐘內(nèi)得知太陽消失了，就算你在太陽上找個人給你打電話，無線電信號也得經(jīng)過8分鐘才能飛到地球。那么問題來了，對于地球人而言，太陽到底是8分鐘后消失的，還是現(xiàn)在消失的？
好吧，我承認已經(jīng)有點整糊涂了，索性再把問題攪亂些。
車廂內(nèi)的人測量車廂長度（相當于車廂靜止），把車廂兩端在刻度尺上的位置記下就行。車廂外的人測量車廂長度，車廂在運動而刻度尺是靜止的，所以必須在某一瞬間“同時”記下車廂兩端在刻度尺上的位置，這個“同時”是愛因斯坦定義的同時。這樣的話，運動的車廂比靜止的車廂短，這個結論會不會有點扯？
愛因斯坦說，在“光”面前，時間都能委屈，長度算什么！物體沿著運動方向的長度會收縮，這叫“長度收縮效應”，簡稱“尺縮效應”。
得了，那質(zhì)量多半也節(jié)操難保了。
沒錯，因為時間和速度相關，速度和動能相關，動能和質(zhì)量相關，這樣推導下來，質(zhì)量也就不是原來的質(zhì)量了。愛因斯坦說：質(zhì)量會隨著速度增加而增加。當速度等于零時，就得到了大名鼎鼎的質(zhì)能方程：
雖然愛因斯坦把時間、長度、質(zhì)量都攪的一塌糊涂，但本質(zhì)上，無非就是運動參照系和靜止參照系之間的公式轉(zhuǎn)化而已。數(shù)學好的同學開始得瑟了，時間膨脹、長度縮短、質(zhì)量增加，都可以按照“洛倫茲變換”推導：
看這些公式，你就明白為什么愛因斯坦不喜歡超光速了，按照上面的公式，一旦物體到達了光速，時間變得無限慢、長度變得無限小、質(zhì)量變得無限大，這種扯蛋程度終于連愛因斯坦自己都不能接受。
到現(xiàn)在大家覺得還能勉強接受的話，那么接下來老司機要開始漂移了。剛剛說的那些假設都是在勻速和靜止的前提下討論的，這種場景只適用于理想情況，所以叫“狹義相對論”。
如果在參照系中加上引力或者加速度什么的，基本就能適用所有情況，顧名思義，這就是“廣義相對論”。
廣義相對論不僅內(nèi)容奇葩，而且數(shù)學艱深，愛因斯坦不得不求助數(shù)學家格羅斯曼，共同完成論文《廣義相對論綱要和引力論》。除了數(shù)學系和物理系的同學，其他同學還是別看了，太辣眼睛！
英國科學家愛丁頓是第一個向英語世界介紹廣義相對論的人。某日，有人問愛丁頓：“尊敬的教授，聽說世界上只有三個人懂得相對論，是這樣嗎？”愛丁頓略加思索后回答：“您也許說得不錯，不過，我在想第三個人是誰呢？”
顯然，我肯定不是第三個人，對廣義相對論連囫圇吞棗都談不上，只能生搬硬套，各位就聽個味道。
老司機狠踩油門，汽車加速前進，注意是加速中。一束光從車頂照到地板，光速是不變的，而車子在加速，就好像水流往下流，車子在加速，那么水流應該是彎曲的，也就是說，光應該是彎曲的。
愛因斯坦說，光速不能變，只能委屈空間了，是空間彎曲了！太耍懶了，有木有！明明你自己彎了，非說是空間彎了！
愛因斯坦接著說，“引力”和“加速度”是等效的，所以引力也會引起空間彎曲。接著展開一下想象，如果引力足夠大，空間足夠彎曲，像折紙一樣，把遠端的兩個點，彎曲重疊在一起會發(fā)生什么？沒錯，蟲洞的概念有了！開個蟲洞撕裂空間，就可以從這個點直接到另一個點，夢幻般的空間跳躍！
這還沒完，引力導致空間彎曲，進而使得光線走的路程變了，根據(jù)光速不變原理，時間=路程/光速，所以時間也就變慢了。
用一句話概括廣義相對論，那就是：引力和加速度，使空間彎曲，使時間變慢。
目前為止，你還可以認為這一切都是胡攪蠻纏，大罵愛因斯坦是嘩眾取寵的神棍！此時的相對論，就像是埋設在物理學大廈里的炸藥，就差一個導火線。然而，很快人們就找到了無數(shù)導火線，引爆了這座數(shù)百年的經(jīng)典大廈。
1911年愛因斯坦發(fā)表《引力對光傳播的影響》，由于太陽的引力和質(zhì)量會使周邊空間產(chǎn)生彎曲，使得光線經(jīng)過太陽附近時也會彎曲，這一現(xiàn)象可在日全食進行觀測。忠實粉絲愛丁頓忽悠英國政府資助了這次荒唐的測試，最終，觀測數(shù)據(jù)基本符合愛因斯坦的預測，愛丁頓感慨道：這個小小的移動，改變了世界。
由于媒體的介入，愛因斯坦一夜爆紅。卓別林有句俏皮話，恰如其分的概括了當時的場景：“人們?yōu)槲覛g呼，是因為他們懂我的藝術，人們?yōu)閻垡蛩固箽g呼，
是因為沒人懂他的理論。”
困擾了天文學多年的水星近日點進動問題也得到了圓滿解釋。水星運行到近日點時有些多余的進動（可理解為抖動），多余進動值為每百年43角秒，當時沒人能解釋。愛因斯坦計算了太陽對空間的彎曲曲率，ε=24π2a2/T2c2（1-e2）=43″/百年，完全吻合，這多余的進動是空間彎曲造成的。后來測到的金星、地球的數(shù)據(jù)也都相符相對論。
為了驗證引力對時間的影響，不斷有科學家把原子鐘送到外太空，由引力產(chǎn)生的時間偏差也完全符合相對論。相對論還可以解釋“為何光在水、空氣等不同介質(zhì)里的速度不一樣”，原子核的質(zhì)量使周邊空間發(fā)生彎曲，導致光的路程變多，從宏觀上看光速就慢了。
相對論以勢不可擋的姿態(tài)揭開了這個荒誕世界的外衣，再次讓人類意識到自身的無知和渺小。我得再次膜拜一下愛因斯坦！要知道，當時的人們已經(jīng)沉浸在量子力學帶來的巨大震撼中：東西都是一段一段的、位置也是隨機的，而相對論的空間描述是連續(xù)的、是可精確計算的、是與量子力學完全矛盾的，這簡直是逆天下大勢！
任誰也沒想到，上天竟會同時送給人類兩件截然不同的禮物！更難能可貴的是，愛因斯坦既是量子力學的奠基人，也是相對論的開創(chuàng)者，這一手“左右互搏”的功夫，不敢說“后無來者”，至少是“前無古人”了。
不過，相對論的應用少之又少，僅僅只是用來校準各種觀察數(shù)據(jù)或?qū)嶒炘O備，比如GPS精度校準，高能粒子質(zhì)量和壽命的變化，或是預言一下引力波的存在，等等。
回頭再看這個爛攤子，愛因斯坦撩完妹子，拍拍屁股走人了，但對于這個理論的起點：光速不變原理，已經(jīng)弄瘋了無數(shù)的數(shù)學家和物理學家。
相對論和量子力學把科技樹主干硬生生掰成了兩個方向，這一百年來，所有物理學家夢寐以求的就是統(tǒng)一這兩大理論，但無一不是折戟沉沙！尚未陣亡的僅剩“超弦理論”。
最后說個趣聞，前幾年有個新聞說科學家發(fā)現(xiàn)了中微子“超光速”現(xiàn)象，轟動一時，不知各位是否有印象？當時我看到新聞差點嚇尿，記者同志可能分不清“超光速”和“超音速”的區(qū)別，超光速意味著基礎物理的再一次顛覆！于是趕緊跑學校請教有關老師，后來一聽說是意呆利做的，大家都松了一口氣。果然，半年后，發(fā)現(xiàn)線路接錯了。其實在國外，高校里的科學神棍也很多（注意這個“也”字），英、美、德、日的消息相對靠譜一些。
物理學家固執(zhí)地認為事物的本源最終都是相通的，樂此不疲地奔波在大統(tǒng)一的路上。作為一個曾經(jīng)追逐過統(tǒng)一夢的物理人，期待有生之年能再一次遇見物理學的大變革，也期待中華民族能在這次大變革中為人類文明貢獻應有的智慧！
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