看不懂相對論？只因沒有遇到適合你的那本書
還記得2017年的重大新聞——NASA觀測到了引力波嗎？
當時，中文網路上一度被《工人5年前提「引力波」遭嘲諷：不怨節目主持人》這篇稿子刷屏，網友、明星紛紛轉發支持工人。隨後輿論畫風一轉，人們發現這個引力波並不是工人大哥研究出來的。廣義相對論早就預言，時空中存在著海浪一樣的波動——即引力波。引力波的發現，不過是驗證了愛因斯坦的預言。
扎心了，吃瓜群眾的一驚一乍，不過是愛因斯坦老人家眼裡的科學事實。
說到相對論的科普，就不得不提霍金的《時間簡史》，全球暢銷1000萬冊。但是霍金說過，能完全看懂這本書的人都夠拿下天文物理學博士學位了。最終買書的人多，讀下去的人少。相對論晦澀艱深的形象從此駐紮在大眾心裡。
幸運的是，讀者等來了另一位科普大神——羅韋利。
羅韋利寫的《七堂極簡物理課》僅有101頁，卻向大眾揭開了相對論的神秘面紗。
卡洛·羅韋利是義大利理論物理學家，圈量子理論的三個創始人之一。《七堂極簡物理課》已被翻譯超過40種語言出版，成為既霍金《時間簡史》之後的又一全球爆款科普書。在霍金那個年代，僅僅把相對論講給大眾聽就算是了不起的事情，而羅韋利更進一步，能用簡潔而優美的語言，把相對論講出節奏感，密度大，乾貨多，讓人手不釋卷。外媒將羅韋利宣傳為「物理界的搖滾明星」，其魅力可見一斑。
《七堂極簡物理課》這本小書分為七個章節，分別講述了廣義相對論，量子力學，宇宙構造，粒子模型，空間顆粒，熱力學與時間，以及人類如何認識自己。其中廣義相對論和量子力學，正是現代物理學的兩大支柱。
最美的理論
《七堂極簡物理課》的第一課，就講相對論。為什麼說廣義相對論是最美的理論？
相對論改變了人類對時間、空間、宇宙的看法，將牛頓的經典力學取而代之。
時間
首先是時間。牛頓力學認為，時間獨立於萬物，像一條河流一樣靜靜流淌。而狹義相對論則認為，每個事件都有自己的時間，不同的事件的時間流逝速度不一定相同。一個重要結論是，在慣性系下，運動速度快的物體，時間過的更慢。
怎麼理解不同的物體有不同的時間流逝速度？假設一對雙胞胎兄弟在地球上出生，哥哥乘坐以接近光速運行的宇宙飛船飛往外太空，然後再飛回地球。而弟弟一直在地球上生活。若干年後，兄弟倆在地球上碰面，哥哥還很年輕，弟弟卻已白髮蒼蒼。這是因為，在處於慣性系的弟弟看來，哥哥的宇宙飛船運動速度快，時間過得慢，哥哥也就老得慢。
儘管我們無法把宇宙飛船加速到接近光速，但是科學家早已通過各種實驗證明了狹義相對論是正確的。不同的地方、不同的人時間流逝的速度可能會不一樣，這不再是科幻，而是現實！
空間
其次是空間。牛頓力學認為，空間是不受事件影響的背景，各種各樣的物理過程在空間這一空曠的舞台上上演。廣義相對論則認為時空是彈性的、可變形的場，時空中發生的事件可以影響時空本身。從狹義相對論到廣義相對論，愛因斯坦耗費了整整十年的時間。
怎麼理解時空不是空的，而是可以變形的？以地球圍繞太陽轉為例。牛頓力學認為，這是因為存在著萬有引力，質量大的太陽隔空吸引著地球繞著太陽轉。而廣義相對論認為，時空像一張大的彈性膜，太陽像是很重的鉛球，壓彎了彈性膜表面，在太陽附近的地球，順著這個凹陷向太陽滾去。在三維的空間里，我們看到的就是地球繞著太陽轉。
在四維時空里，太陽周圍的物體都是徑直向著太陽滑去。由於物體的速度不同，在三維空間里，我們看到有些速度慢的物體做自由落體，有些速度快的物體做圓周運動。四維時空的信息投影在三維空間，不好想像，但三維空間的影像投影到二維平面我們卻很熟悉。比方說，觀看手影戲的時候，我們只能看到牆上的影子，變幻的小動物，而愛因斯坦相當於用方程描述出了三維的手的運動。
宇宙
在廣義相對論面世之前，人類就像是魚缸里的金魚，看到的是變形的世界，並用複雜的公式努力解釋著這個世界。愛因斯坦是第一個用想像力把視角換到魚缸外的人。重新定義了時間和空間之後，一幅全新的宇宙畫面就在人類面前展開了。
宇宙預言一：光線路過變形的時空會發生偏移。在這個宇宙里，太陽壓彎了時空表面，光線經過彎曲的時空就像車隊駛過不平坦的山丘。我們屋子裡的光線不會繞彎，但宇宙里經過不平坦時空的光線卻可以！1919年光線的偏移被測量出來，驗證了廣義相對論。
宇宙預言二：時空彎曲會改變時間流逝速度。質量大的物體使時空發生扭曲，使時間變慢。舉個例子，地球本身，也是一個大質量的物體，會把附近的時空壓彎，那麼住在海邊的人，因為最靠近地球，所以時間過得慢些，住在高山上的人，相對遠離地球，所以時間過的快些。因為這個時間差小到可以忽略不計，所以不會影響到我們的生活。但觀測已經驗證了這一現象！
然而好戲才剛剛開始。
宇宙預言三：黑洞。當一顆恆星燃盡所有燃料，變成密度極大的小星體，它自身的重量會使得周圍的空間強烈彎曲，這就是黑洞。假如太陽是一個大皮球，壓彎了時空薄膜，那麼黑洞就是一個小鉛球，深深的墜入時空薄膜，彷彿就像消失了一樣。黑洞附近時空扭曲如此之大，以至於光都無法從中逃脫出來。因為時空彎曲可以改變時間的流逝速度，黑洞里的時間過的非常緩慢！這聽起來像科幻小說，但天文學家已經觀測到了大量的黑洞，愛因斯坦又說對了！
想要永葆青春的人從愛因斯坦那裡得到了三個方案：乘坐高速行駛的宇宙飛船，住在海邊，或者住在其他大質量天體附近——比如黑洞。
但還有更精彩的。
宇宙預言四：我們的宇宙是在不斷膨脹的。這表明，我們的宇宙是從一個更小的宇宙不斷長大，成為現在的模樣。宇宙有生命，我們可以追溯到的宇宙的起源——大爆炸。為什麼叫大爆炸？宇宙的起點就像一個被曬到即將爆裂的果核，一瞬間突然爆開，種子四散開來。科學家已經觀測到了宇宙的膨脹，以及大爆炸殘留的宇宙背景輻射，愛因斯坦再得兩分！
宇宙預言五六七… …
引力波最近得到了證實，其他關於宇宙的預言還在等待天文學家的探索與驗證… …
廣義相對論之美，就在於它用最簡潔的公式，描述了一個有生命的精彩宇宙。
在介紹了廣義相對論之後，羅韋利大展身手，深入淺出地講解了物理學上最前沿、最本質的理論：量子力學是如何改變了我們的科技和生活？物理學最前沿的粒子理論模型是什麼？空間顆粒到底是什麼？
為什麼我們要看科普？
愛因斯坦說：
常識就是人到十八歲為止所累積的各種偏見。
在信息爆炸、新聞刷屏的今天，我們習慣了跟著段子手追逐熱點，卻不曾意識到，自身的認知惰性令我們年復一年固步自封。
引力波的發現給我們帶來的，不應該只是新聞熱點、反轉和熱鬧，而是一個更生動更有魅力的宇宙；相對論帶給大眾的，不是存在於故紙堆的艱深公式，是精確可靠的GPS衛星定位技術；量子力學不是人云亦云的幽靈，它是實用的科學，為我們帶來了太陽能電池、半導體、計算機。
與其跟風看熱鬧，不如拿出一點時間來看真正的專家寫的科普書，跟著內行看門道。苟日新，日日新，看待世界眼光的變化，是認知邊界的拓展，也是成長過程中的自我升級與錘鍊。
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