深度長文：愛因斯坦是如何創(chuàng)建相對論的？不得不佩服他的天才大腦

不那么客觀地說，「相對論」算是世界上最難的三個字之一。怎么形容它的恐怖程度呢？你上一次被三個字嚇到，可能還是你的學(xué)生時代——

如果非要給狹義和廣義，加上一個恐怖程度的區(qū)分，那分別是——

好了，廢話少說，咱們直奔主題，啃一啃這個難題。 相對論到底是干啥的？ 首先你得掌握一個大前提：知道相對論為什么那么難。

因為在相對論的世界里，你跟盲人沒啥區(qū)別。 我們知道，物理學(xué)家這個物種，腦殼里有著豐富的想法，他們能想到你想不到的、看到你看不到的。比如在他們眼里，世界有三個尺度：

咱們只能感受到中間這個尺度，其他兩個太小或太大，接觸不到，所以很難被理解。

不過不用怕，跟著混子哥飛到科學(xué)最高處，非常通俗粗略地概括一下。 狹義相對論主要說的是：你跑得越快，衰老得越慢。

廣義相對論主要聊的是： 引力不存在，其實是時空被某種東西扭曲了……

咱們展開講講。

一、狹義相對論

在愛因斯坦之前，大家都覺得，時間和空間老公平了，對誰都一樣，一天就是一天，一米就是一米，誰也不多誰也不少。這叫絕對時間和絕對空間。 牛頓的那些理論，就是建立在絕對時間和絕對空間的基礎(chǔ)上的。

結(jié)果愛因斯坦出來反駁了：

每個人都有自己的時間。 這句話怎么理解？ 混子哥總結(jié)了一句不那么嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奖隳憷斫獾脑挘?光速在任何時候都是不變的。

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f，應(yīng)該是在任何慣性參考系下光速都是不變的，大概就是說在勻速直線運(yùn)動和靜止?fàn)顟B(tài)下，光速不變。

這是狹義相對論的基礎(chǔ)前提。了解個大概就行。 如果你書讀得少，我來告訴你這句話啥意思。假設(shè)阿貓在車上打開手電筒， 阿狗在車外面看著。

光從手電筒射到車廂上，阿貓看到的光速，和路邊阿狗看到的光速是一模一樣的！

但按照常理，阿狗看到的光速應(yīng)該是這樣的：

這叫速度疊加原理。 而且對他們來說，光走過的路明明不一樣。

看起來，同一段時間觀察同一束光，速度一樣，位移應(yīng)該一樣，但實際卻不一樣！ 問題出在哪里了呢？來，我們大家跟著阿貓阿狗一起懵！沒關(guān)系，當(dāng)年愛因斯坦也懵了，不過人家后來想明白了。

阿貓和阿狗經(jīng)歷的時間，其實是不一樣的！

阿貓打開手電筒射在車廂上，它做這件事花了 1 秒。

阿狗在旁邊看著阿貓做完這件事，卻花了 2 秒。 看明白了吧，很明顯阿貓的人生變慢了，賺了啊！ 但為啥我們平時感覺不到呢？ 因為速度太慢。把阿貓的車換成復(fù)興號高鐵，阿貓和阿狗能感覺到的時間差，可能也只有十億分之一秒。 平時生活中你感覺不出來，說明你很正常，只有車速接近光速，感覺才會明顯。

你可以理解光速是用來計時的。你跑得越快，你相對別人的時間就慢，這叫時間膨脹，也叫鐘慢效應(yīng)。 除了會有時間膨脹，還會出現(xiàn)長度收縮和質(zhì)量變大的現(xiàn)象，這里混子哥就不多說了。

當(dāng)然了，在日常生活里也是感覺不出來的。速度越接近光速，這些現(xiàn)象就越明顯。 好了，恭喜你，已經(jīng)搞懂了相對論……的核心內(nèi)容。 雖然每個人都有自己的時間軸，但通常情況下，大家會像被梳子梳理過一樣，比較整齊。

于是你下班的時候，我也要下班。 可尺度一大，就容易抓瞎，速度越接近光速，每個人的時空差異就越明顯。有的相對快，有的相對慢。

這個情況就容易造成悲劇。

實際情況不至于這么夸張，需要取決于你我的位置和速度等狀態(tài)，但大致就是這么回事。 像愛因斯坦這種天才，人生格言就是「生命不息，想象不止」，他就想了，運(yùn)動會讓時間和空間變化，那么運(yùn)動會讓質(zhì)量和能量變化嗎？ 于是他提出了那個網(wǎng)紅公式：質(zhì)能方程

很熟對吧？知道這個很牛吧？表面上看也很簡單，不超出小學(xué)乘法的課綱。 咱們先來看這個公式是啥意思。愛因斯坦覺得，任何東西既有質(zhì)量，也有能量，這倆是同時存在的屬性，就像一個人，有身高，也有體重。

于是想知道一個人有多少能量，不用聽他嘴上說什么，上個秤，得到他的體重，算一下就好。

光速大家已經(jīng)知道了，約等于 300 000 000m/s，很好算吧。 你可能還好奇一個問題，這玩意兒不是用來造原子彈的嗎？ 其實不是，質(zhì)能方程跟造原子彈沒啥關(guān)系，它只是能算出原子彈的威力。 簡單地講，原子彈靠的是核裂變啥的，中間的過程很復(fù)雜。你只需要知道，原子彈一爆炸，就有部分質(zhì)量消失了。

那消失的質(zhì)量去哪兒了呢？ 重點來啦，其實質(zhì)量沒有憑空消失，而是以能量形式釋放出去了。

這里要注意，不能說質(zhì)量變成了能量，它們不是轉(zhuǎn)化關(guān)系。 質(zhì)量與能量同時存在，是等價的，所以要說以能量形式釋放了。 那能量有多大呢？ 這時候咱們用上面的質(zhì)能方程就能算出來，而且因為光速的值極大，就算一點點質(zhì)量，也能釋放巨大的能量。 所以原子彈的威力才能如此恐怖。

二、廣義相對論

講這個，咱們還得請出家住牛家村的牛頓。 據(jù)說有天他坐在村頭蘋果樹下，被蘋果砸了，于是他說，萬物之間有種力，叫萬有引力。

以咱們的地球為例，起初他是個無憂無慮的追風(fēng)少年。

但是拗不過太陽的引力，就只有被牽著鼻子遛彎的份兒，這就是傳說中的公轉(zhuǎn)。

這個大家都學(xué)過，萬有引力揭示了一個宇宙真理：噸位決定地位，誰減肥誰腦子進(jìn)水。

可是愛因斯坦又跑出來唱反調(diào)。是胖子太胖，扭曲了時空，瘦子自己站不住，溜過來的！

愛大爺?shù)慕忉屖沁@樣的：世上根本沒有引力，引力本質(zhì)是質(zhì)量扭曲了時空。 啥意思呢？

至于扭曲程度，取決于物體的質(zhì)量。這事兒就好比玩蹦蹦床。

時空就像蹦床上的網(wǎng)，一旦時空被扭曲了，就會影響周圍的東西。

扔一個橙子，橙子就會繞著熊孩子轉(zhuǎn)，同理，地球也會這么繞著太陽轉(zhuǎn)。 這就是愛因斯坦廣義相對論大概的核心內(nèi)容。

奇妙不？咱們常認(rèn)為，地球繞太陽公轉(zhuǎn)，是因為引力。 但用廣義相對論解釋就是：太陽太胖，壓彎了時空，地球是自己溜過去的！

這話聽了，擱誰誰不蒙啊！大家紛紛要證據(jù)。證據(jù)是啥呢？ 日全食的照片可以證明。故事是這樣的：當(dāng)日食的時候，所有人都在看太陽，科學(xué)家們卻盯著其他地方。日食發(fā)生時，天空一片黑， 白天的時候也能看到星星。 如果太陽周圍的時空被扭曲了，那么星星的光線經(jīng)過時就會拐彎…… 在地球上看就是星星的位置改變了。

等到半年以后，地球繞到太陽的背面，就會發(fā)現(xiàn)星星的實際位置。

這時候有人就不服氣了，這事兒萬有引力也能解釋啊！不就是光線被勾引著拐了個彎嗎？

真別不服，后來愛因斯坦設(shè)計了一通非常復(fù)雜的計算，結(jié)合其他天文學(xué)家的觀測，證明了廣義相對論。

愛因斯坦厲害就厲害在這兒，他憑著一腦之力，愣是想出了一個復(fù)雜的宇宙，最后還能被科學(xué)證明不是亂說！

好了，愛因斯坦的相對論就簡單講到這里，具體原理其實很復(fù)雜，還涉及很多數(shù)學(xué)計算，混子哥也不給你多講了。 最后照例做個很學(xué)術(shù)的總結(jié)吧，讓你出門跟別人聊也能顯得專業(yè)。愛因斯坦的成就主要體現(xiàn)在統(tǒng)一這件事上： 相對論統(tǒng)一了時間和空間、質(zhì)量和能量。

用愛因斯坦的一句名言結(jié)個尾吧：想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力是無限的，它包含了一切，推動著進(jìn)步，是知識進(jìn)化的源泉。