作為一個物理白癡俗或，對于分析受力的高中物理題都覺得吃力，哪曾想到會有《時間的形狀》這樣接地氣的科普讀物岁忘。汪潔同學(xué)很是體貼的把那些枯燥的公式推導(dǎo)略去辛慰，把科學(xué)家們的思維過程情景再現(xiàn)般演繹出來，用一些常見的例子來替代抽象的理論干像，是不是真的讓讀者們理解了相對論是一回事帅腌，但毫無疑問讓讀者們不再害怕相對論，不再認為這是個不可理解的怪物麻汰。
當然速客，一本科普類的書只能讓人對相對論有所了解，雖然做到這了解也是頗費神思五鲫，而且這看似的了解背后其實有著更多疑惑溺职，即便如此，也足矣位喂。有疑惑總是好的浪耘，因為相對論的發(fā)展無疑是由一系列問題推動的，那么究竟是哪些問題讓偉大的科學(xué)家們對宇宙規(guī)律鍥而不舍塑崖？這不得不提及經(jīng)典物理學(xué)七冲，所有關(guān)于相對論的介紹大都會從經(jīng)典物理理論談起，因為相對論是在其基礎(chǔ)上的修正和擴展规婆，兩者并不是非此即彼的不相容關(guān)系癞埠。
1 ?經(jīng)典力學(xué)
說到經(jīng)典力學(xué)不得不提伽利略和牛頓兩位大咖，雖然牛頓是經(jīng)典力學(xué)的版權(quán)屬于牛頓聋呢，但是這一天才的發(fā)現(xiàn)顯然是因為牛頓站在伽利略這個巨人的肩膀上。
A．伽利略的兩個規(guī)律
（1）自由落體定律：如果不考慮空氣阻力颠区，任何物體的下落速度都是一樣的削锰，且都是呈一個固定的加速度。
（2）慣性定律：在一個完美光滑的表面運動的物體毕莱，會保持運動的“慣性”器贩，除非有外力阻止這個慣性。
根據(jù)這兩個定律朋截，伽利略提出了相對性原理：在任何慣性系中蛹稍，力學(xué)規(guī)律保持不變。所謂的慣性系部服，是對靜止和勻速直線運動這兩個狀態(tài)的統(tǒng)一描述唆姐。
B．牛頓的絕對運動觀
在伽利略的基礎(chǔ)上，牛頓提出了牛頓三定律廓八，構(gòu)筑了經(jīng)典力學(xué)的雄偉大廈奉芦。根據(jù)相對性原理赵抢，判斷物體的運動狀態(tài)必須要指定參考系才有意義，那么声功，是不是任何東西都可以做參考系？空間本身是不是也可以做參考系？牛頓的回答是肯定的播玖。牛頓認為宇宙被一種叫做以太的物質(zhì)充滿仰挣，宇宙萬物的運動都相對于這個以太有一個絕對速度。
2 ?狹義相對論
假如不是人們對光這個奇特的存在有著強烈的好奇伸蚯，牛頓的經(jīng)典世界觀到現(xiàn)在應(yīng)該依然不容置疑摩渺，然而，意在測量光速的“MM實驗”卻無意中證明了以太是不存在的朝卒。根據(jù)MM實驗的結(jié)果证逻，愛因斯坦做出如下兩個假設(shè)：
（1）在任何慣性系中，所有物理規(guī)律保持不變（相對性原理）抗斤。
（2）光在真空中的傳播速度為c（光速不變原理）囚企。
在此基礎(chǔ)上，愛因斯坦得出如下推論：
A． 同時性的相對性
“同時”是相對的瑞眼，即當以靜止的路面為參考系時同時發(fā)生的事情龙宏，換成運動的火車為參考系時，便不再是同時發(fā)生的了伤疙。在愛因斯坦這里银酗，時間已經(jīng)不再是絕對的概念，乍聽起來荒謬無比徒像，但在高速運轉(zhuǎn)的世界里事實便是如此黍特。
B． 時間膨脹
運動中的物體會讓我們的時間變慢，即時間膨脹了锯蛀。這里的時間變慢“并非機械的或者化學(xué)的原因灭衷，就是時間本身變慢了”。愛因斯坦運用勾股定理得出的這個推論旁涤，關(guān)于這一章節(jié)翔曲，看了不下三遍，依然費解劈愚，但仍然能夠感覺到偉大科學(xué)家思維的力量瞳遍。
三體中劉慈欣所想象的人們可以休眠N年，等待未來的到來菌羽，其根據(jù)就是時間膨脹掠械。在宇宙飛船上的人度過一年，可能地球時間已經(jīng)過去兩個世紀，但是對于飛船上人來說份蝴，他所度過的也僅僅是一年而已犁功，只不過他到達地球后所看到的地球已經(jīng)是兩個世紀后的地球罷了。
C． 空間收縮
愛因斯坦根據(jù)相對論的兩個基本原理推導(dǎo)出了洛倫茲變換式婚夫，并且經(jīng)過各種數(shù)學(xué)公式的推算浸卦，得出空間是相對的這一結(jié)論，即物體的長度在運動的方向上會變短案糙∠尴樱空間沒有絕對的大和小，長和短时捌，同時間的膨脹一樣怒医，“運動物體的收縮不是任何機械的、化學(xué)的奢讨、材料的原因稚叹，跟任何外力無關(guān)，這是宇宙的規(guī)律拿诸，看似空無一物的空間本身也必須當做一個實體來看待扒袖。”
當然亩码，狹義相對論的推論不止以上三個季率，著名的質(zhì)能公式E=mc2也是由此得出的。但是愛因斯坦并沒有停止思考描沟，1905年飒泻，他發(fā)表《論運動物體的電動力學(xué)》，這一年的理論被稱為“狹義相對論”吏廉；十年后的1915年泞遗，他再次做出巨大突破，人們把這一年他的成果稱為“廣義相對論”席覆。
3 ?廣義相對論
為什么所有的物理規(guī)律只在慣性系中才維持不變呢刹孔，這個問題讓愛因斯坦陷入更深的探索，他堅信上帝不會對任何參考系有所偏愛娜睛，物理規(guī)律定有其普遍性意義。
等效原理讓慣性系不再特殊卦睹，加速度和萬有引力的等效使得慣性系中的規(guī)律適用于任何參考系畦戒，愛因斯坦在狹義相對論中考慮了時間、空間和運動三者的關(guān)系结序，現(xiàn)在加入引力這個因素障斋，廣義相對論呼之欲出。
A．引力波
引力并不是一種力，而是空間彎曲的外在表現(xiàn)垃环。我們可以把宇宙想象成一張大網(wǎng)邀层，地球壓在這張網(wǎng)上，網(wǎng)就會凹陷下去遂庄。如果地球的質(zhì)量有所變動寥院，那么網(wǎng)就會抖動一下，這個抖動會從中心逐漸傳到邊緣涛目，就像卷曲的空間泛起了一個波瀾秸谢，這個波瀾就是引力波。
1915年霹肝，引力波只是愛因斯坦的猜想估蹄，然而2016年我們探測到了引力波，事實再一次證明了愛因斯坦的偉大沫换。
B．黑洞
引力導(dǎo)致空間彎曲臭蚁，當空間彎曲到一定程度，就會在宇宙這張大網(wǎng)上形成一個“洞”讯赏。就像體重越大的人會使沙發(fā)下陷的越深垮兑，質(zhì)量越大的物體在空間中形成的洞越深，在這個洞里的任何東西要出來待逞，必須達到一定的速度甥角，如果這個洞足夠深，連光都不能透出來识樱，就被稱為“黑洞”嗤无。
黑洞就像不可見的無底洞，能吸納所有的東西怜庸。包括空間和時間当犯，不僅僅進去的東西出不來，時間在這里也不存在了割疾。假如有宇航員掉進黑洞嚎卫，從外界來看，宇航員的動作便是靜止的宏榕，時間也停止了拓诸，他就像是一幅靜止的畫一般定格在那一刻，他將永遠處于將掉而未掉入的狀態(tài)麻昼。
這便是相對論了奠支，不是全部，卻也能窺見一斑抚芦。
從伽利略到牛頓再到愛因斯坦倍谜，人們探索宇宙的腳步從來不曾停歇迈螟，我們也從懵懂無知一點點揭開那個神秘的面紗《蓿霍金預(yù)言21世紀會有萬物理論出現(xiàn)答毫，我堅信無論是否有這樣完美的理論出現(xiàn)，人類都不會停止對宇宙的思索季春，無論這道題多么難洗搂，我們終歸都會去嘗試找到最優(yōu)解。
