“量子力学”和“相对论”被誉为近一百多年以来人类最伟大的两个物理学理论，它们共同构建了现代物理学的基础，今天跟大家分享这篇介绍相对论发展历程的科普书。

相对论是研究时间、空间、运动、引力这四者关系的理论体系总称，或者简单的说是研究时空（时间和空间作为一个整体）和引力的理论体系。有种说法是在科学史上，有些伟大理论未能获得诺贝尔奖并不是这些理论的遗憾，而恰恰是诺贝尔奖的遗憾，相对论就是其中的典型代表。提出相对论的爱因斯坦作为人类最伟大的科学家之一，也是因为提出光量子假说并成功解释了光电效应而获得诺贝尔物理学奖的。

本书作者汪洁是位科普作家。他曾任上海天文博物馆首席志愿者讲解员，是“果壳网”果壳达人，“万有青年烩”人气讲演者，中科院上海天文台“天之文系列科普讲坛” 讲者、也是“科学声音”组织成员，喜马拉雅等电台热门主播。

本书在正式讲述相对论史话之前，讲述了四个重要概念，了解这些概念不仅会有助于了解相对论，而且对于了解所有科学理论都会有所帮助，某种程度上可以说是科学思维的基础架构：一是由著名的科学哲学家波普尔提出的：要判断一个理论是否具有科学性，那就要看它是否具备“可证伪性”，而且科学理论往往还可以依据其本身做出预言。类似长期有效的投资策略，在短期往往会存在失效的情形，而其长期有效性的来源也是依据事前的事实和逻辑可以预期的；二是被广为推崇的“奥卡姆剃刀原则”——“如无必要，勿增实体”，就是说想解释一个现象，假设最少的理论往往最接近真相。类似权益投资中长期有效的策略往往并不复杂，过多的前提条件往往会因涉及的因素过多而降低策略的有效性；三是“思维实验”，就是不需要任何实体的实验设备，只需在头脑中想象实验的过程。这不同于纸上谈兵，所有的思维实验过程都遵循相应的理论事实，在相对论的建立过程中功不可没；第四个是“佯谬”，顾名思义是“假装的错误”，指的是乍一看是错误的，但事实上却是正确的。就像在投资中很多“好的投资机会应该是一眼就能看出来的”，这一说法乍一看貌似不可能，但实际投资中又的确如此，背后蕴含的是价值投资的逻辑。了解以上的四个概念无论是对理解全书还是更高层次的理解科学精神都是大有裨益的。

在伽利略、牛顿等人建立的经典力学体系中，时间是绝对地、均匀地流逝的，它不以外部力量或个人意志为转移。而在二十世纪初，随着实验工具的日臻完善以及人们对于物理实验结果精确性的不断追求，人们逐渐发现了许多与经典绝对时空观相矛盾的现象。例如在“迈克尔逊-莫·雷”实验中，本来“理论上应该”出现速度差异的两束分别射向地球公转方向及其相反方向的光，实际测量却发现速度的是相同的。当时的许多物理学家给出了五花八门的原因来解释这一“反常”的结果。而在1905年，这个因爱因斯坦的“出道”而被誉为物理学“奇迹年”，年仅26岁的爱因斯坦通过思维实验的方式大胆地做出假设：光速相对任何参照系来说，在真空中都是恒定不变的。这就是爱因斯坦狭义相对论的核心观点，这一符合“奥卡姆剃刀原理”论断的一个推论就是时间是相对的，没有什么绝对的时间，它与物体的运动密不可分。相对论的诸多结论常常是跟我们生活中的直观感觉是相冲突的，例如只要宇宙飞船速度足够快，其上面的一年可以就会是地球上的一百年。而且爱因斯坦也给出了可以计算速度与时间关系的数学公式，即知道宇宙飞船的速度就可以计算出飞行一段的距离后时间慢了多少。这也是其“可证伪性”的体现，只是那个时候还没有精确的时间计量工具和飞行足够快的飞行器，所以直到爱因斯坦去世后的二十世纪六十年代这一理论才被实验证实。

狭义相对论提出后被诸如“双胞胎佯谬”的思想实验所挑战，其仅能处理匀速直线运动的“惯性系”问题以及未能将宇宙中普遍存在的引力纳入理论中而导致的“狭义”，激励着爱因斯坦历经10年的不断努力探索，在1915年打开了广义相对论的大门。它认为引力的本质是物体使时空发生的弯曲，从此这几乎凭爱因斯坦一己之力升级为的广义相对论可以适用于一切时间、空间、运动和引力这四者的相互关系。物理学家惠勒曾经用一句话概括了广义相对论的核心内容：“物质告诉空间如何弯曲，空间告诉物质如何运动。”从广义相对论出发可以得到一些推论：时间是相对的；质量是相对的；质量和能量是可以相互转换的，即著名的质能方程E=mc^2，它也揭示了原子弹的原理；存在作为时间与空间打成死结的黑洞；以及在2016年才被实验证实存在的引力波......以上这些推论都是已经被实验证实或探测到的，而像可以作为时空穿梭通道的“虫洞”，这一推论还有待人类的验证。

整本书读下来，最令人难忘的仍然是爱因斯坦的独立思考、不迷信权威的性格特点，以及为目标不断求索的科学精神。在发现了狭义相对论后并没有满足于现状，为了探索广义相对论还专门学习了所需的数学知识，历经十年努力才使得广义相对论体系的形成。

书中还提到一个比较有趣的例子，如果未来人类能够进行星际旅行的话，务必要注意出发前将你的资金投资在一类长期预期收益较高的资产上，因为1年的星际旅行可能在地球上已经过去了100年，即使1万元的本金、以年化10%的收益计算，100年以后会变成大概1.36亿了，也就是“1年”以后你就是亿万富翁了。怎么样？神奇的复利效果很显著吧。

为对相对论感兴趣的书友推荐这本书。

——The End——