亲，最近发现煮酒物理科普贴多了起来，并且竟然还被置顶，在下4年前写的一篇《文盲正侃时间史》日前也被斑竹推荐至人文首页，就是这篇：
http://bbs.tianya.cn/post-no05-211009-71.shtml
这个帖子已出版：




煮酒重视科普作品，这对网络科普来讲，尤其是基础物理科普来讲，真是一件大好事。十分感谢各位同好、煮酒管理团队、涯叔对物理科普的重视和支持！

为此，在下想再来凑凑热闹，在这里定期更新文盲侃史之【物理传奇】部分。目录如下：

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第一章 广义相对论（上） 山重水复

1.一个矛盾与一个BUG
2.等效原理
3.重新认识一下质量
4.光线弯曲
5.空间弯曲
6.爱因斯坦圆盘

第二章 广义相对论（中）柳暗花明

1.超级武器
2.测地线
3.张量
4.爱因斯坦场方程

第三章 广义相对论（下）铁证如山

1.光线偏折
2.水星进动
3.引力红移
4.精益求精

第四章 量子论前传（上） 雾锁迷云

1.世界是什么
2.元素周期表
3.原子之谜
4.初露端倪

第五章 量子论前传（中） 乌云来袭

1.辐射家族
2.黑体传说
3.紫外灾变

第六章 量子论前传（下） 不诉离殇

1.量子幽灵
2.波粒再战
3.原子迷图

第七章 量子论 一 风云际会

1.雾里昙花
2.爱玻相会
3.二象世界
4.不相容

第八章 量子论 二 谁主沉浮

1.天降神童
2.男孩物理
3.纠结的自旋
4.波动疑云
5.波粒又战

第九章 量子论 三 世纪论战

1.上帝的骰子
2.不确定
3.互补原理
4.尘埃未定
5.论剑峰巅（爱氏光盒、薛猫等）

第十章 量子论 四 何去何从

1.第六根手指
2.恐惧与挣扎
3.平行宇宙
4.退相干
5.第三者
6.前途漫漫


后记。

因为【物理传奇】是“从广义相对论”开始写的，对于没系统了解牛顿物理、狭义相对论的同好来说，直接看“物理传奇”，有些地方会显得有些突兀，所以，建议先看一下一楼链接的《文盲正侃时间史》。对这些内容有所了解的同好，看看目录、后记就行。不过，只了解过牛顿物理和狭义相对论，而没有了解过科学方法的同好，最好看一下全文。

《文盲正侃时间史》（已出版）目录

第一章 科学的滥觞

1.懵懂
2.怀疑
3.理性
4.起步
5.开路

第二章 常识兵器榜

1.我们应该怎样认识世界
2.怎样知道地球是球形
3.怎样知道地球不是宇宙中心
4.第三章 物理牛人排行榜
5.开普勒为天空立法
6.苹果传奇
7.爱的抛物线
8.谁的万有引力定律

第四章 所谓科学理论

第五章 牛顿的宇宙
1.运动VS力
2.空间的困惑
3.晕死人的时间

第六章 智慧之光 （上） 路线与战争

1.光程迷踪
2.波粒大战

第七章 智慧之光（下）速度与激情

1.极速追踪
2.百川归海

第八章 相对论前传（上） 暗夜传说

1.一个临时工
2.一个失败的实验
3.一例显而易见的观测
4.一个艰难的决定
5.两片乌云
6.牛顿的时空观
7.马赫的批判

第九章 相对论前传（下） 天际微白

1.伽利略相变换
2.种豆得瓜
3.群雄逐鹿
4.鹿死谁手

第十章 狭义相对论（上）曙光

1.追光
2.论动体的电动力学

第十一章 狭义相对论（下） 新世界

1.时间膨胀
2.质能关系
3.四维时空
4.光障VS中微子

文盲正侃时间史【后记】

——写给我挚爱的同好们

本文的来历，其实很偶然。
面对现实，总有一种深陷酱缸的感觉。越捂越臭，越臭越捂。当你意识到这一点，就会试图寻找一个方向。
终于，你有了方向。
但那边是逆流。
想逆流而上，却发现这是泥石流。你挥不动双臂，驾不了扁舟。
你想顺流而下，却越陷越深，蓝天不再，视听不明。
出路，就是变成泥石流中的一份子，去把别人卷进来。
你向往那一江春水，虽然不是那么清澈，虽然也有湍流漩涡，险滩浊浪，但水下鱼虾草石，水上荷萍舟鸟，万类霜天竞自由，无限生机，无限可能。
而你身在其中的泥石流，看似声势浩大，强悍无匹，同向同色，但举目四顾，却只有泥沙翻滚，毫无生机，一朝势能尽，顿成烂泥滩。
但此刻，你身在其中，无力、无奈、无助。除非无知、无良、无耻。
你无计可施。
为什么？凭什么？！搞什么？！！
问天问地问自身，终于发现，我们自己骨子里，有些东西需要唤醒，有些东西需要剔除。
几千年来，我们越来越现实，越来越功利。
不可否认，一部分人现实和功利，可以促进社会发展。
但全社会都现实和功利，那会毁了一个民族。
我们唯上而不唯真，尚利而不尚义。
我们崇尚无底线的忍耐和承受。
我们津津乐道不择手段的成功。
我们沉溺于势利奸狡的混世哲学。
我们敬畏强力而怀疑善良。
我们推崇中庸而畏惧不同。
我们漠视他人的苦难。
我们的幸福是比出来的。
我们恨强梁无所不能，更恨自己竟然不能。
我们羡慕“皇上圣明”喊得巧的人，而诧异“给我个说法”说得掷地有声的人。
于是，我们陶醉地把打掉的牙咽进肚子，还故作高深，一副看破不说破的屌样。
这种风气已经浸淫到咱国多数人的骨子里，所以怪状才会天天有，所以我们才在人群中孤独。
没人会舒服。看起来有条件舒服的，却选择了离开。
你一直想说点什么，但又不知从何说起。
这才是真的无语。
无语，是思考的开始。
有的东西不能说，它不让。我们只能剖析自己。
我想，我们的世界观，缺乏对真理的尊重；我们的价值观，缺乏对人才的尊重；我们看待、分析和处理问题，缺乏科学精神和方法。
那么，我知道自己能说什么了。
作为一个文盲+小百姓，我为自己的这点责任感既感到汗颜，又忍不住不自量力勉强为之。既然身处其中，不做点什么，心里总怅然若失。很矛盾。终于下决心做了，就希望，更多人接受这些先进的科学思想，让更多人知道，世界上除了金钱、地位是成功的标准，除了争斗、劫掠、潜规则是成功的手法，其实，还有更美丽、更辉煌的成功，还有更令人心动、更令人景仰的手段获得成功。
但是，说了，会有人认同吗？我试过，在生活中跟人说这个，多数人会觉得你该去看心理医生了。这个现状，不能不考虑。
然而，光考虑不行。你不说，怎么知道，这世上还有多少人认同？
于是，就在键盘上敲了起来。
于是，心如鹿撞地发到网上。
结果真的是令人欣慰，居然引来了很多同好，还得到了同好的鼓励、支持和帮助。
动力，就是从这里来的。
作为一个技校毕业的文盲，边学边写高深的科学理论，其中的艰辛冷暖，只有自己清楚，没有众同好的支持和帮助，是无论如何也走不完这段路的。
在此，感谢诸位同好，尤其是无论在什么情况下，都始终如一、不离不弃伴我走到今天的朋友。
本来，凡是顶过贴的朋友，都是支持者，于我而言，是恩公，理应同等对待。但是，不把那些顶帖更多、给我帮助更大的同好挑出来，我感觉对不住他们的无私付出，所以，排名靠后的朋友，万望谅解。
当列出下面这些名单时，才知道，统计和宣读名单，是多么庄严和神圣的一件事。

（1740位同好的ID，在下心里感念着。为了开篇版面，这里就不像原帖那样一一列出了，名单在原帖64——65页：http://bbs.tianya.cn/post-no05-211009-64.shtml）

人生一世，草木一秋。
不同于草木的是，生而为人，我们有思考能力。这是上天赐予我们的最可贵的礼物。
生活很苦逼，但思想很飘逸。
思考自然，其实就是思考我们自己。
追寻自然真谛，是一种人生修行。修行到哪个境界不重要，重要的是，我们来过、想过，就没白过。
也许，本文不能为你带来实惠，我的想法也并不一定“正确”，但如果，它能让你疲惫的心在此栖息片刻，又或者，它让你想起了些什么，那么，这就是我莫大的安慰。

@快刀江
@秋天的原野333
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二位兄台好，第一更献给二位 ^3^

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【物理传奇】

前言（前文概述）

在很久很久以前，我们的祖先学会了思考。
他们好奇地看着能看到的一切，不明白为嘛会有这么多稀奇古怪的东西。
他们凭经验，能判断和预测很多事情。比方说，乌云来了可能会下雨，老虎来了可能会吃人，月亮既然从西边落下去了，那么太阳就可能从东边升起来。
但他们不知道这一切是为了什么。
于是，他们向天空看去，相信那里，有巨牛无比的神仙在管理着万事万物，这些神仙勤劳勇敢，事必亲躬，业务包括斗转星移、莺飞草长、以及我们的吃喝拉撒睡。
有一天，祖先发现，不管神仙咋样，万物该咋样还咋样。
于是，一些祖先的头脑逐渐清醒起来。

泰勒斯（Thales）上看下看左看右看，说，水是万物之本。
毕达哥拉斯（Pythagoras）表示严重不同意，他认为，自己挚爱的数才是万物之本。
留基伯（Leukippos）和德谟克利特（Demokritos）相互对视了下，摇摇头，你们都不对，原子才是万物之本。
老子骑在青牛上掐指一算，哪有什么万物之本，无，才是一切的开始。
苏格拉底（Socrates）一听急了，无中生有可不行，咱们还是先搞搞清楚怎么思考，再去思考吧！
墨子已经搞清楚怎么思考了，他在研究力学、光学、数学之余，还思考了时空问题。但是，千学万学，不如孔子研究的帝王心理学。墨子被无视。
柏拉图（Plato）用纯粹的理性去寻找万物的真相，这是一条新路子。而他的学生亚里士多德把这条路走到了极致，他认为，万物依靠自己的本性运行，而我们仅凭思考，就能搞清楚这个本性。



【图0-1】星空

亚里士多德（Aristotélēs）凭着智慧的脑袋瓜，取得了很多成就，当然，也犯了很多错误。但是，他的形式逻辑学，成为人类开疆拓土的超级武器。
欧几里得（Euclid）把这一超级武器耍到了极致，用十条傻瓜式的公理和公设，构筑了人类智慧的一个巅峰：《几何原本》。方法和成就都令人叹为观止。
阿基米德（Archimedes）忠实践行了理论联系实践的宗旨，以史上最著名的一次裸奔，向人类昭示了：力学的魅力，丝毫不亚于行为艺术。
旷世全才达?芬奇（Leonardo Da Vinci）扯破了中世纪漫长的夜空，引领了伟大的文艺复兴，使科学方法进一步推向实践。
人类认识事物的方法，从直觉走向经验，从经验走向归纳，从归纳走向理性、逻辑，乃至于公理演绎、数学、观测、实践的完美结合。
每一个台阶，都要跋涉漫漫长路；每一个台阶，都让我们上升到前所未有的高度。
而每一个高度，都让我们看到不一样的世界。
往前看，一片幽深；往回看，一路稚嫩。
看得越远，感觉世界越大，我们知道的越少。
我们的知觉太有限，就像朝铁窗外张望的囚徒，渴望振翅冲向蓝天。
时间是嘛？空间是嘛？物质又是嘛？
还有，我们在哪儿？

有人说，我们的大地是平的，漂在水上，或者驮在龟背上。天是一个圆圆的盖子。
亚里士多德告诉我们，大地其实是个球。
托勒密（Ptolemy）制造了史上最精密的宇宙模型，日月星辰都绕着老亚说的那个地球转来转去。
教会表示大力支持。
老亚还说，一轻一重两个球，重的落地比较快。
一切似乎很美很和谐。
但哥白尼（Mikolaj Kopernik）破坏了这个大好局面，他说模型正中间那个东西放错了，它应该是太阳，而不是地球。
伽利略（Galileo Galilei）也来凑热闹，说老亚太主观，要不咱就试试看，到底谁先落地。这一试，老亚的粉丝明白了，不联系实际，脑袋瓜再聪明，也有不灵的时候。
伽利略还搞了个望远镜，亲眼看到木星的四个卫星围着木星转，不像托勒密说的那样非得围着地球转。略哥还搞来一条船，告诉大伙，力学定律在所有匀速直线运动的参考系都是相同的，这叫伽利略相对性原理。
哥白尼、伽利略说了真话，教会很不爽。于是他俩一个终身监视，一个被终身监禁。哥白尼的粉丝布鲁诺（Giordano Bruno）更惨，因为宣扬偶像的学说被烧死。
人类正在迷茫之际，第谷（Tycho Brahe）和开普勒（Johannes Kepler）开始了那段奇妙的合作。
开普勒继承地心说粉丝第谷老师的遗志，把日心说发扬光大，他给天空的星星们制定了法律。
星星很听话，人类很惊讶。
因为大家不知道星星为嘛这般听话。
一只苹果砸醒了人类史上最伟大的脑袋。
牛顿（Isaac Newton）摸了摸头说，那是因为万物之间有引力！
其实笛卡尔（Rene Descartes）、布里阿德（Bulliadus）、惠更斯（Christiaan Huygens）、胡克（Robert Hooke）这些大牛也在猜引力的事，但他们只是猜，那个引力有多大？怎么统治万物，谁也算不出来。
牛爷算出来了。
他还顺便铸成了史上最伟大的科学利剑——微积分，它被无数大大小小的科学家当成最趁手的兵器，披荆斩棘，所向披靡。
牛顿一鼓作气，出了一本人类史上最伟大的书，告诉人们，力啊、运动啊、质量啊、时间啊、空间啊这些东西都是怎么档子事儿。
人类恍然大悟，噌噌进步，一脚踏进工业文明。如果说，此前的人类发展是在爬行，那么现在，人类开始直立行走了。

牛爷还研究了光。
其实不止牛爷研究光，很多人都在研究光。
莫洛利克观察彩虹堪称史上最牛，他看出了7种颜色。
开普勒用实验搞定了小孔成像原理，但是折射定律却怎么也搞不定。
擅长测量的斯涅耳搞掂了这件事。人们总结出几条简洁的光学定律。
但是国家干部、史上最牛业余数学家费马（Pierre de Fermat）还嫌麻烦，他用一句话把这几条定律搞掂：光走最短路径。
正当大家玩得很happy之际，那边打了起来。为了一个在大清看来闲得蛋疼的问题：光到底是波还是粒？
古人云，光是粒。
笛卡尔说，光可能是粒，还可能是波。
格里马尔迪（Grimaldi,Francesco Maria）把一根小棍棍伸进光束，看着衍射说，光是波。
从此光学界分成波粒两派。
波义耳（Robert Boyle）吹了个肥皂泡，双方都严正声明：这是我方证据。
胡克说，别吵了，光就是波，看我的证明！
牛爷那时还年轻，他说，我也有证明，光是粒。胡克立即严重鄙视之。二人从此针尖对麦芒。
波粒互殴，打了个平手，关键时刻，惠更斯插了一脚，用先进的理论武装了波军头脚。胡惠联手，一时间，粒军形势急转直下。
但是牛爷为了全面摧毁胡克理论，在胡惠死后，祭起牛顿环，用他的力学理论为粒军开了个大挂，所向披靡，波军全面溃败。
危急时刻，托马斯?杨（Thomas Young）挺身而出，千里走单骑。奇人杨出马，粒军鸭梨山大。
拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）为了结束这场噩梦，下战书，布军阵，欲使波粒试比高。
马吕斯（Etienne Louis Malus）用一块冰洲石挡住了波军的去路。
而玩转了考古的奇人杨重装归来，抛出横波理论，把这块魔法石收归己有。
粒军安排了一场论文赛，发动大决战。阵前，粒军名将如云，既是裁判员又是运动员。
眼看对峙就要变成围捕，却不料，波军阵前杀出一匹黑马，菲涅耳（Augustin-Jean Fresnel）单刀赴会，一套横波理论耍得滴水不漏，娴熟霸气，势不可挡。
粒军大将泊松（Simeon-Denis Poisson）敏锐地发现一个破绽，领军杀入，却不料，这是个钓饵，后以上钩者名之：“泊松亮斑”。
白门楼变成了长坂坡。菲涅耳一战成名。
多年以后，波粒二军才发现，原来他们是在同根相煎，遂握手言和，敲定了光的波粒二象性。

两军对垒期间，罗默（Romer）、布拉得雷（Bradley）、斐佐（Fizeau）、傅科（Foucault）等牛人做了一件牛事：测光速。
卡文迪许（Henry Cavendish）、库仑（Coulomb）、伽伐尼（Galvani）、伏打（Volta）、奥斯特（Oersted）、欧姆（Ohm）、安培（Ampère）玩电磁玩出了名堂，他们发现电和磁的关系越来越密切，还鼓捣出一些公式。
法拉第（Michael Faraday）玩得最爽，在实验中捉住了电磁感应，发电机降临人间，人类对蒸汽时代的新鲜劲儿还没过去，就惊喜地跨进电气时代。刚刚学会直立行走的我们开始跑步前进了。
法拉第还发现了电场、磁场，图解了电力线和磁力线，提出了最重要的科学概念之一：力场。
遗憾的是，法拉第数学成绩不太好，研究不能继续深入。
各科成绩都很优异麦克斯韦（James Clerk Maxwell）加入了这场游戏，他把众多大玩家的经验融会贯通，单枪匹马在电磁学世界攻坚克难，开疆扩土，收伏光、电、磁三大门派，一统江湖，建立了以人类最美方程组——麦克斯韦方程组为标志的电磁王国。
麦克斯韦方程不仅中看，而且中用，在电磁世界言无不信，攻无不克，它毫不犹豫地预言了一个精灵——电磁波。
看着大家将信将疑的眼神，赫兹（Heinrich Rudolf Hertz）挺身而出，捉住了这个看不见摸不着的精灵。电磁波无处不在、神通广大，开启了人类文明的新纪元，刚跑没几步的我们，骑上了欢乐的自行车。幸福来得太快了！

麦爷的电磁王国与牛爷的力学王朝共同支撑着人类的科学世界。
但是，他俩闹起了矛盾。
麦爷说，电磁波的速度——也就是光速——是“固定”的。
牛爷一听急了：要么你找出它相对于什么固定，要么你推翻我再说。
这可了不得，他俩不和谐，科学的天就要塌！离开了科学，人类还不如猴子呢！
为了拯救世界，让两位大神团结友爱共创美好未来，有人和稀泥说，光速相对于以太固定。
迈克尔逊（Albert Michelson）和莫雷（Edward Morley）兴致勃勃地搞了个MM实验，然后一头雾水地宣布：没有以太。
不管光源怎么动，也不管观测者怎么动，任何参考系测任何参考系，测得的光速都TMD固定的！
整个物理界凌乱了。
见多识广的白胡子老头开尔文勋爵（Lord Kelvin）说，虽然我们见过很多乌云，但这是最苦逼的两朵。其中一朵，说的就是光速不变。
其实在MM实验时，马赫（Ernst Mach）就看牛顿力学不爽，给牛顿体系挑了很多刺，还把牛爷用来证明绝对时空观的那只水桶抢过来，用来证明自己的相对时空观。

牛顿王朝遭到空前挑战。
为了解决高速运动的问题，福格特（Vogt）、拉莫尔（Larmor）、亥维赛（Heaviside）先后鼓捣出一些奇怪的公式，这些公式的关键因子很相似，好像运动都和c有着扯不清的关系。
斐兹杰惹（FitzGerald）和洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz）提出了长度收缩假设，洛伦兹还用这个假设推导出了变换式，用来解决MM实验的数学障碍。
史上最后一个数学全才庞加莱（Jules Henri Poincaré）把式子完善了下，赐名“洛伦兹变换式”，嘴里嘀咕道：物理世界要改天换地了。
速度让经典物理后院起了火，这边专家正忙着辟谣呢，那边发来贺电说质量叛逃了！
罗兰（H.A. Rowland）、汤姆逊（J.J.Thomson）、亥维赛、西尔（Searle）、维恩（W.C. Wien）、考夫曼（Kaufmann）、亚伯拉罕（Abraham）等著名群众纷纷举报，牛爷认定忠贞不变的质量，其实说变就变，这不，他不仅是叛逃，而且还是和速度一起私奔！哈瑟罗尔（Hasen?hrl）等人还惊奇地发现，能量这家伙也靠不住。佛祖啊，上帝在搞什么？这正是：
骝马新跨白玉鞍，将登太行雪满山。
不识庐山真面目，拔剑四顾心茫然！
阿门陀佛！同志们集体晕菜了。

但是爱因斯坦（Albert Einstein）没晕菜，这个瑞士专利局的三级技术员说，只要我们举起手来，放下绝对时间观念，那就一切都好商量。他说，光速无论如何也不变，是吧？那正好，咱拿它当公设；物理定律在匀速直线运动系都一样，没问题吧？咱也拿它当公设。他用这两个简单的公设推来导去，导出一堆惊天秘密：
质量可以随运动变化，速度越快，质量越大。
时间可以随运动变化。速度越快，时间越慢。
空间可以随运动变化。速度越快，距离越短（距离是空间尺度哦）。
任何有质量的物质或信息都不可能超过光速!
能量和质量是一体的！
时间和空间也是一体的！
闵可夫斯基（H. Minkowski）老师见小爱同学玩得有板有眼，深以为然，一时技痒难挨，用优美的数学把这些思想表达了出来，四维时空横穿六合，纵贯古今。
这个理论叫做狭义相对论。它所发掘的这些秘密，只有在高速运动，也就是近光速运动下，才能显现出来。
低速运动下，它的结论和牛顿力学保持高度一致。所以，牛顿力学只是狭义相对论在低速下的一级近似。
至此，牛爷和麦爷的争端，总算是得到了解决，物理世界的天，好歹是没塌下来。

但是，硝烟散尽，并不代表幸福来临。乌云还在天上游荡，虽然面积看起来不大，但位置很重要，它挡住了阳光！
斯时，正值物理大牛辈出的年代，他们眼里不揉沙子，又岂能容忍乌云在头顶闲逛！
那么，我们的盖世天才们，在驱散乌云、追寻光明的征程上，又踏平了多少坎坷，写就了怎样的传奇呢？
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不许一次发四千以上字，只好切成两段鸟~

第一章 广义相对论（上） 山重水复

一个矛盾与一个BUG

话说1905年，爱因斯坦挑战物理帝牛顿成功，成功地把自己晋级为挑战对象，被各种挑战至今。
挑战者中有数学家、物理学家、哲学家、神学家、政治家、党棍、流氓、民科等，但无论是正规军、游击队、预备役，还是绿林好汉、江湖郎中、大仙半仙，至今无一挑战成功。
不同的是，业内挑战者越来越少，业外挑战者却前赴后继。
这些业外挑战者的结论各种不同，但有一点惊人地相似，那就是都宣布自己成功了。他们深信，人有多大胆地有多大产，用嘎子哥就能摆平蝗军，只要把脑袋埋在沙子里，宇宙就和谐了。读少想多，概莫如是。当然这些都是后话，不提。
这里要说的是，为什么会有这么多人来挑战呢？抛除追寻更靠谱理论的业内人士不说，单说其他人士：
一个重要的原因是，一旦挑战成功，金钱美女就会像滔滔江水连绵不绝，荣誉地位就会像黄河泛滥一发不可收拾。
另一个重要原因是，狭义相对论的结论与我们的日常经验太不相符了，你不承认它吧，理论与实际闹别扭；你承认它吧，自己和自己闹别扭。
怎么别扭呢？
牛顿理论体系跟我们的日常认知和经验相符得很好，所以《原理》诞生后，它迅速得到各方面的广泛接受和认同，大家看了，是“原来如此”的感觉，而狭义相对论与日常经验相悖，人们看了是“岂有此理”的感觉。
狭义相对论颠覆了牛顿时空观，用全新的时空关系、质速关系、质能关系，向人们揭示出一个全新的世界。
它成功地解释了为什么光速对所有观察者都是一样的，还成功地描述了当物体以接近于光速运动时会发生什么。这给当时陷入尴尬的理论物理学界开启了一扇光明之窗。
尽管多数人并不理解它，但它与实验、观测相符的那样好，由不得你不信。
然而，即使与观测相符，也不是全盘通吃的。
因为它还存在一个很大的问题：它和牛顿引力理论不相协调。
为什么一定要和牛顿引力理论相协调呢？
因为描述自然、宇宙问题，是离不开引力的。而那时，在引力理论方面，牛顿引力论依然是最牛的——与观测最相符。
狭义相对论在解释运动、时空关系等方面更靠谱，而牛顿理论在解释引力方面更靠谱。
什么意思呢，打个不太恰当的比方，人家牛顿理论是套装，虽然上身很紧，扣子都系不上，但好歹穿上也能出门；你狭义相对论虽然大方合体，雍容华贵，但是只有上衣，没有裤子，想出门还得混搭牛顿引力论的裤子。
所以呢，如果狭义相对论与牛顿引力理论相协调，它们就可以相洽为一个“统一的理论”，大家都能站住脚，混搭成功，皆大欢喜；如果狭义相对论与牛顿引力理论不相协调，也就是说爱装和牛裤不搭，那就必须建立这样一套引力理论：它与牛顿引力论有一拼、与狭义相对论有基情。这样，狭义相对论才能站住脚，而牛顿理论就退居二线，甘当新理论的“一级近似”，发挥余热。
那么，它们搭不搭呢？当然不搭。
因为这两个理论的基础概念不同，比方说空间啊、时间啊等等，这是根子上的不搭，就好比羊皮大袄ＶＳ齐B小短裙。
但当时的物理还真就只剩这两件东西可穿了，一件都不能少。
尴尬是尴尬了点，总比树叶强。有人开始忆苦思甜。这虽然是一种有效的心理治疗手段，但是，它解决不了现实问题。
根据牛顿理论，物体间的引力，其大小与距离关系密切，但它们的传递与距离无关，如果移动一个物体，另一物体所受的力就会立即改变。
这就是说，引力的传递速度是无限的（超距作用），这与狭义相对论的光障限制相矛盾。
假如太阳突然消失，牛爷认为，地球立马就得脱轨，而小爱认为，地球至少得８分钟后才能有反应，８分钟以内，它还是绕着原来的轨道公转。
看，分歧不是一般的大。
爱因斯坦还发现，除了与牛顿理论闹矛盾之外，狭义相对论自身还存在一个较大的BUG，说起这个BUG的根源，还是在于它没有彻底解决引力和参考系问题。
还记得三位大师的相对性原理吧？
伽利略：力学定律在任何惯性系中都相同。
庞加莱：运动定律在任何惯性系中都相同。
爱因斯坦：物理定律在任何惯性系中都相同。
瞧瞧，都是“惯性系”。也就是说，三位大师的理论只适用于一种特殊情况：匀速直线运动，也就是惯性系。
如果速度、方向发生了改变（非惯性系），他们的理论——当然包括狭义相对论就不成立了。
在惯性系中，狭义相对论所向披靡，不仅能够解释低速运动，还能够解释牛顿理论无法解释的高速运动。
但是，狭义相对论没有解决加速度的问题，而在自然界里，受错综复杂的各种力的相互影响，物体运动都有加速度，基本上不存在什么直线运动，所以很难找到真正的惯性系。
是不是开始迷糊了？
还是请牛郎织女这两口子来帮咱俩认识这个问题吧，反正他俩闲着也是闲着。
这是实验需要他俩见面，所以你的任务是，负责把王母的眼睛捂上，台词是：“猜猜我是谁。”以咱俩的名望，我估计那个八婆下辈子也猜不出来。所以，牛郎织女有充足的时间和理由来帮助我们做完这个实验。
牛郎织女沿着河岸同向、匀速、直线运动。神仙嘛，这个容易。
那么，根据三位大师的相对性原理，这都可以解释，我们可以说是牛郎织女在运动，也可以说是整个银河在运动。
现在，我们请牛郎织女从天上降落到人间相会（想什么呢？不是降落到天上人间相会）。
怎么降落呢？作自由落体运动就OK了，对，就像2008年的股票那样。
咱俩知道，由于地球引力，他俩的速度会越来越快。重力加速度嘛。
现在，关键来了。
这时，站在瑶池边捂着王母眼睛的你，以及随着地球运动的我，处于不同的惯性系，这没错吧？
那么，不同的惯性系观测同一个事物的运动，观测结果会有所不同。比方说，观测一列时速200公里的火车。你站在铁道边，观测结果是200公里/小时；我坐在反方向行驶、时速200公里的另一列火车上观测，它的速度就是400公里/小时。对吧？
同理，咱俩观测郎女二人的运动状态，也会不一样，是不？
不一样怎么办？好办。
我们前面说过，不同参考系，可以用洛伦兹变换式来处理一下，就能把观测结果相互变换。嘿嘿，好像不怎么复杂。
很多事情往往是这样，动手做之前，好像没什么复杂的事；动手做起来，又好像没什么事不复杂。
咱俩列式子的时候，突然发现，强大无比的洛伦兹变换式不灵了！他俩有加速度，并且，这个加速度对你我都是相同的，都是“9.80665m/s^2”！
咦？这个怎么办？
你说看起来没什么大不了的？那是你广告看多了，问题想少了！
这事，还真不好办！
在牛顿理论中，加速度被规定是绝对的。无论观测者的运动状态如何，加速度总是相同的。这样解释看起来好像没问题。
但是，牛郎不干了，他说，别看我也是牛门之后，那我也不同意牛顿DD的意见，我看织女MM就没有加速度。织女也说，是啊，牛顿叔叔，我看牛郎GG相对我是静止的，没有什么加速度啊。



【图1.1】

对啊，他俩一起自由下落，加速度一样，所以彼此看对方是没有什么加速度的！
这就存在地位特殊的参考系了——这个参考系的物理定律与别处不同，为什么？！凭什么？！！搞什么？！！！要知道，搞特殊化，是违反宇宙规律的，不管你是参考系还是参谋长考官系主任。狭义相对论对此也没有给出解释。
存在特殊参考系，就破坏了自然的美感，不符合科学发展观，必须淘而汰之。科学规律应该是普适的，而不应该在这儿看是这样，在那儿看又是那样。
也就是说，物理定律应当与观测者的运动状态无关。
对于狭义相对论的局限性，爱因斯坦非常清醒，不论从美学出发，还是从科学出发，他都希望物理学彻底摆脱“特殊参考系”这个大BUG的困扰。
于是，刚刚建立狭义相对论的小爱，没等别人醒过神来，就率先发起了对狭义相对论的挑战。
俯瞰地球，大家忙着理解狭义相对论时，爱因斯坦却忙着构建广义相对论。
这个天才的思想远远地走在了人们前面，他的目标很清晰：给出更概括的理论，它对所有观测者都是一样的，不论运动状态如何。
但怎么走，才能接近这个目标？没谱。
知道什么是痛苦吗？眼看着，心想着，手够不着，这就是痛苦。
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亲，如果阁下感觉，这篇文章是可以读的，就轻舒御指顶一下，让在下知道有人在看，以便知道再发还有没有人看，十分感谢~


晚安

^3^

@lxylxp 2015-06-09 00:33:16
很好，期待更新
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多谢支持！

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等效原理

痛苦的爱因斯坦紧紧攥住那个抓手：
引力。
就是引力！引力之于宇宙，胜过钱之于人，它不是万能的，但没有它是万万不能的！
星空灿烂。
爱因斯坦深邃的目光探向更深邃的宇宙，一个声音在胸中回荡：必须要考虑引力，不仅要能解释时间，还要解释引力！
可是，从何入手呢？没有资料可供翻阅，没有实验可供参考，没有经验可供借鉴，甚至，没有教训可供吸取……
思考，还是思考，只有思考！

思想是自由的，然而，它难以飞跃我们自身经验认识的壁垒，冲出去，就是另一番天地！但，这要思想的翅膀够硬才行！
一个思想实验，可以连续做几天，几个月，甚至一年、两年……伯尔尼专利局四楼八十六号办公室里，已升为二级技术员的爱因斯坦完成本职工作后，眼望窗外，外表沉静如水，内心战火纷飞，无数次冲刺，转眼又陷入重围，暗夜中的那颗星，似触手可及，又似远隔几十亿光年。
灵感，就像梦中情人，又像那枝头灵雀，你知道她就在那儿，你为之辗转反侧、魂牵梦萦、痴醉癫狂，却无法触及，那般滋味啊，有词联为证：

卜算子?枝头灵雀
入眼即入心，待近如何近。只恐惊飞杳渺时，举目空遗恨。
忽来亦忽去，将寻为底寻。尤惜巧点灵犀处，开怀更动人。

等等！如果我从这扇窗跳下去会怎样？在下落的过程中，如果我被一个盒子封闭起来，盒子随我一起下落，那么，我无法判断自己是否在下落，但这时，引力在哪？
亮了！就是它！
牛郎织女呢？还没落到地面？那太好了，麻烦你俩回去重新降落一次。
这次我们准备了一个电梯，电梯地板上放一台秤，牛郎织女就站在秤上，看了一下秤的读数，体重和两千年前一样正常。思念，就是最好的瘦身运动。然后，我们让电梯向地球作自由落体加速运动，会发生什么呢？



【图1.2】电梯向地球自由下落，电梯内一切呈失重状态，引力消失。

电梯内，一切如旧，牛郎和织女处于同一参考系，看对方以及其他物体都是静止的。
但有一点不同，他俩发现，随着电梯的下落，秤的读数快速归零，电梯里所有物体，包括秤的重量都消失了，现在，织女MM拔下发髻的金钗，松手，金钗飘在空中，不落向地板。这种状态和在失重的太空没什么分别，重力来自引力，重力消失意味着引力消失。当然，这是电梯参考系的看法，在电梯外的咱俩看来，引力依旧，导致他们正在随电梯飞速撞向地球。
Stop！
这个游戏很危险，请小盆友们不要模仿。
OK，牛郎GG织女MM，为了减少交通事故，咱不去地球了。
这回咱离地球远点，还是乘这个电梯，逃出地球的引力场，停下来，对，就是这儿，这里几乎是没有什么引力了。
“和刚才没什么分别啊！”织女MM说道。
“是啊，大家都在飘，没有重量。”牛郎GG一贯赞同织女MM的任何意见，但这次是心里话。

OK，现在让电梯朝顶棚方向运动，运动的加速度和刚才向下落的加速度一样，会有什么好玩的事情发生呢？
只见所有物品都落到地板上，牛郎织女站到秤上，秤的读数正是两个人的正常体重。织女又拔下一支金簪，松手，金簪毫不犹豫地落到地板上。
“七妹，我们是不是又回到地球上了？又可以我耕田来你织布了！”牛郎GG兴奋地叫道。
……




【图1.3】电梯在无引力状态下，以地球重力加速度9.80665m/s^2运动，加速度产生的惯性力等效于地球引力。

其实这种体验，咱们这些凡夫俗子每次乘电梯都经历过，上升加速时重力增强，下降加速时重力减弱，只不过速度没那么快，效应没那么明显而已。
所以说，这个体验简直太平常了！平常到老少皆懂，妇孺尽知，就像脑袋撞了墙会痛一样，一个小常识而已。
上帝把打开真理大门的钥匙放在我们眼前，可我们往往因熟视而无睹。
没错，是个小常识，但这个小常识到了爱因斯坦这里，意义就完全不同了。
1907年，经过上面这个思想实验，爱因斯坦在《关于相对性原理和由此得出的结论》一文中，第一次提到“等效原理”：
加速度运动和引力是等效的。
爱因斯坦说，一个封闭箱中的观察者，不管用什么方法，也无法确定他究竟是静止于一个引力场中，还是处在没有引力场的加速运动中。
爱因斯坦敏锐地觉察到这一原理的重大意义，他说，这是他一生最幸运的思想。他穷追不舍，使“等效原理”的思想不断发展。
嗯？小爱都兴奋起来了，怎么你看起来很淡定的样子？没明白等效原理意味着什么，是吧？
等效原理是广义相对论的第一个基本原理，也是整个广义相对论的核心。
这一思想是伟大的，划时代的，它把看起来八竿子打不着的引力与速度紧密联系起来，实现了物理规律的又一次统一。
这位同学醒醒，统一耶！统一有多重要，咱上部说过N次了，不用再强调了吧？
有了这个思想，我们只要解决了加速度的问题，也就解决了引力问题！
大智慧啊！

@秋天的原野333 2015-06-09 11:44:13
来顶！
确实当初我有些地方不懂（我是真文盲），希望这次可以跟着好好学学。
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一起学
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【重新认识一下质量】

怎么又转回去了？
没办法，要理解广义相对论，必须搞清楚质量是怎么回事。

日常生活中，对我们这些真呀真高兴的小老百姓来说，质量就是重量，去菜市场,你向同一个卖家买质量为1000克的黄瓜也好，重量为1公斤的黄瓜也罢，得付同样多的钱，没什么分别。计量质量的工具，不管是用杆秤、磅秤、弹簧秤、天平还是电子秤，都是利用地球引力来计量的。所以这种质量就叫作“引力质量”。
OK，既然说到了黄瓜，那咱就买根黄瓜吊起来推一下，是的，不用大力就能把它推出去，但我们感觉还是微微有些阻力；现在把装着黄瓜的卡车吊起来，推一下，好像推不动哈，阻力太大，拼命推一下，车微微晃了下。这说明两个问题：一是物体反抗我们要给它的加速度；二是物体越重，也就是惯性越大，反抗加速度的力也越大。这个实验，我们在前面和林MM、姚GG做过一次。这种反抗加速度的质量，叫作“惯性质量”。
那么，引力质量、惯性质量，他俩是什么关系呢？
人们最早发现，引力质量和惯性质量成正比。
后来人们发现，引力质量和惯性质量严格地成正比。
我们选择适当的单位，就可以使物体的引力质量的数值等于它的惯性质量的数值。
勤劳勇敢的人们用秤来计量引力质量，用牛顿定律来计算惯性质量，还做了N多试验，来测量同一物体的引力质量和惯性质量，然后惊奇地发现：
引力质量=惯性质量！
起初，人们认为这两种质量只是近似值，随着测量手段精度的提高，人们发现，多高精度也测不出它俩的差别。匈牙利物理学家厄特弗斯?罗兰德（Eotvos. Lorand）多年如一日地投身到引力质量和惯性质量测量事业当中，使精度达到十亿分之一，还是没差别。现在，测量精度又提高了1000倍，得出的结论是：
这俩质量真相等！
牛顿认为这只是一种有趣的简单巧合，因为用牛顿定律解释不了。
爱因斯坦却认为，这是创建新理论的利器，因为用牛顿定律解释不了。

伽利略同志早就教导我们，两个不同重量的物体，不管是皮球VS铅球，还是姚明VS姚晨，都会以相同的速度下落。重的物体受到的引力比轻的大，却等速下落，是因为物体越重，对加速度的反抗越强。即：惯性力=加速力，二者抵消了（为方便叙述，咱造个词：把产生加速度所需的力简称为“加速力”）。
这时我们应该明白了：这是惯性质量和引力质量相等的结果。
这里面其实就暗含了引力与加速度等效的思想。只是当时大家没想那么多。
但爱因斯坦注意到了，导出了“引力与惯性力等效”的等效原理。



【图1.4】惯性质量、引力质量势均力敌

引力与惯性力、加速度等效。加速度，是矢量速度，沿着运动方向变化。
而狭义相对论适用的惯性系，是匀速直线的，速度是不变的。
那么，在矢量变速中，狭义相对论是不是不成立了？
是，也不是。
这可不是在玩儿玄虚。

@没有1999A 2015-06-09 20:41:07
俺郑重路过，算第几？
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大师兄是第几 ^0^

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说是，那是因为狭义相对论本来就只适用于匀速直线运动。
说不是，就有点小复杂了。我们需要把运动细细地分解来看。那么分解到什么程度呢？分解之前，我们分析一下：
由于有了加速度，速度不断发生变化，所以即使是分解成再小的一段距离，它也是有变化的。那么，我们只好把它分解到“最小”，只看加速度运动区域的一个点，在这个点上，物体运动的速度和方向都只有一个，也就是所谓“匀速直线”。
所以，在加速运动的一个点上，狭义相对论成立！
在时空区域中，一个点内的引力场，可以将其等同于惯性参考系去描述，而狭义相对论在这个“局域惯性参考系”中完全成立。
有了这个思想，狭义相对论就成了这个新理论的一部分。这就是“强等效原理”。
上面说到的那个等效原理，当然只能叫“弱等效原理”了。
还记得狭义相对性原理吧：物理定律在所有惯性系中都相同。
有了等效原理，爱因斯坦把相对性原理又推进了一步：物理定律在一切参考系中都相同。
这就是“广义相对性原理”。那么，原来的那个相对性原理，只好叫做“狭义相对性原理”了。
这是一个质的飞跃，物理定律从此不受参考系的制约，无论你是直线的、匀速的，还是曲线的、加速的，都没关系，到爱因斯坦这儿，都一样。
物理定律要终结参考系的束缚，太牛×了！这是多么伟大的一个构想啊！
我们期待已久的又一次科学理论大统一，由此拉开序幕。

但爱因斯坦清楚，得到一个基本原理，只是拿到一只鸡蛋，想靠它办养鸡场，早着呢。
敢问路在何方？
路在脚下。
废话。

爱因斯坦放下笔，拿起小提琴，优美的旋律在琴弓的舞动下倾泻而出，自由流淌。窗外，万灵律动，宇宙和谐。

@没有1999A 2015-06-10 01:39:34
哈哈，
萝卜千秋万代，一统江湖。俺马前卒
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着实不敢，没有没有兄和各位同好的支持帮助，在下神马也干不成

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【光线弯曲】

电梯还在向上加速。
电梯外，遥远的太阳，光芒何止万丈，射向电梯的那道光，方向与电梯运动方向垂直。
电梯内，牛郎织女感受着向下的“引力”，起舞弄清影，好似在人间！
“可是，牛郎哥，我们明明知道自己没在人间，而是在太空里啊！”七仙女看着立即就要我耕田来你织布的牛郎，有点犯迷糊。
“咦，墙上有个盖板，咱打开看看外面，不就心里有底了？”牛郎说开就开，可打开一看，盖板后面没窗，更没门，是一条横缝，正对着远方的太阳。
一道阳光迫不及待地闯了进来，在对面的墙上投射出一道光条。细心的七仙女发现，这个光条比它刚刚通过的横缝低一点点，也就是说，阳光透过横缝后，向下弯曲着投射到对面墙上！
听起来是奇闻，说起来是笑谈。一统光电磁帝国的麦克斯韦说过，光是走直线的，这是个久经众多牛人考验、无数常人见证的真理。在我们人类印象中，自从盘古开天辟地以前，光就始终直来直去，爱谁谁，谁见它弯过呢？
可就是现在，我们眼巴巴地看着它弯了。
不仅弯了，它还弯得那样自然、淡定、优雅，那样理直气壮、天经地义和毋庸置疑。
似乎它从来就不曾直过。
世事难料啊！
其实想想也不奇怪，我们知道，光是不受任何参考系速度影响的，光穿过横缝，向对面墙射去的时间里，电梯正在向上加速运动，而光却没有跟着向上作加速运动，所以它到达对面墙的落点就偏下了。
可是，为什么不是斜线，而是弯曲呢？
我们在练“独孤五式”时，解释过乒乓球和光子同是在火车上跳动，为嘛轨迹不一样的事，乒乓球向上跳逐渐减慢、向下落逐渐加快，上下用的都是加速度，所以画弧线；而上下跳动的光子，速度不变，又是在匀速直线运动的爱车上，所以它划的是斜线。
现在，电梯在做加速运动，而光速是不变的，所以它相对于做加速运动的电梯，划出了一条奇异的弧线。
这很好理解。
可是，一想到加速度带来的惯性力和引力等效，就得到一个奇怪的结论：引力应该也可以使光弯曲！
然而，根据久经考验、战无不胜的麦克斯韦方程，光线必须是直线，或者说，光不会拐弯抹角，宁“折”不弯，那么，它的“弯曲”该如何实现呢？
爱因斯坦说出了他的答案：是空间弯曲了。
光在弯曲的空间里走“直线”，实现了它的弯曲。我们用三明治来打个不太恰当的比方，把两片切得很平的面包比作空间，把一片切得很平的肉比作光，肉被夹在面包里，就是光在空间直线穿行，我们把三明治折弯，肉就随着被折弯了，而生活在面包里的细菌感觉不到三明治被弯曲了。如果使面包透明，让细菌可以在远处“看”到这片肉，它会发现肉弯曲了。当然，这个例子里的弯曲，还是三维意义上的弯曲，举这个例子，是因为我们没有四维意义上的弯和直的概念，所以只能先类比一下。



【图1.5】光线弯曲

那么空间又怎么会弯曲呢？
是引力。爱因斯坦推论道，空间被引力场弯曲，顺便弯曲了光线。引力场又来自哪儿呢？源于物质。这就是说，物质的存在会影响空间几何！
物质存在于空间之中，同时影响空间，使空间几何发生变化。可是，在我们看来，空间就是空荡荡容纳物质的场所，它是三维的、连续的、广袤无垠的，那么，在它内部的弯曲是个什么情形、该怎么去理解呢？

@没有1999A 2015-06-09 20:41:07
俺郑重路过，算第几？
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@秋天的原野333 2015-06-09 20:50:56
镇楼的来了！！！
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：）

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【空间弯曲】

什么叫“弯曲”？作为形容词，它的解释是：弯曲，即不直。
词语解释如此简洁的原因在于，这个词太平常、太简单了，以至于连简单的解释都显得多余。
现在，报告首长一个不幸的消息：我们得重新认识一下“弯曲”。
一般情况下，我们所说的弯曲，是指在三维空间里，欧几里得几何所定义的那种弯曲，按维数分：
一维：曲线。它是指“动点”运动时，方向连续变化所形成的轨迹。
二维：曲面。它是指“动线”运动时，方向连续变化所形成的轨迹。
有了一维的曲线、二维的曲面，我们日常生活中所谓的“弯曲物体”就比较容易定义了。
三维：具有长、宽、高的弯曲物体，其体积由曲线和曲面所围成。
说到弯曲，不能不提到圆，因为曲线可以由若干个圆弧拟合。
相同长度的弧，半径越短，弯曲程度越大，半径越长，弯曲程度越小，越接近直线。同理，相同面积的球面，半径越长，就越接 面。这就是为什么地球明明是个大球，我们可爱的祖先却以为它是一块驮在巨龟背上的平板。
不管怎么样，这种弯曲是可以用一些简单的数值来表示的，比如半径啊、弧度啊、弯度啊什么的，通俗易懂。
这是以前我们对“弯曲”的认识。人类的几何老师欧老爷子定义的这种弯曲，充满了生活气息，是显而易见、易于理解的。
那么，空间弯曲又如何理解呢？OK，现在我们来复习一下，怎么理解“弯曲”。
阿细身处一维，他的概念里只有长，没有宽和高，于是意识不到曲线救国是个嘛意思，由于他只能“看见”一个点，无法通过观测数据来计算出弯曲的结论。所以他至少要站在二维空间的角度去“看”，才能理解“弯曲”。
阿扁身处二维，他的概念里只有长和宽，没有高，所以二维的平面一时想不开，变成了曲面，这对阿扁是个考验。最直观的方法，就是像我们一样，处在三维空间去观察曲面，但是，二维生物到三维空间去观测，可没那么容易。不过好在，阿扁所处的世界，有机会建立平面几何，他知道圆周率！这很重要，他可以通过对半径和圆周的精确测量和计算，推测出自己所处的空间不是一个平面！我们当然也可以通过测量和计算的方法，推测所处的三维空间是否弯曲。这个我们以后再说。
那么，三维空间的我们，怎样理解三维空间的弯曲呢？
这的确是个问题。
狭义相对论让我们认识了四维时空，虽然难以理解，但这个四维时空好歹是平直的，就像我们“看到”的那样。现在，我们不得不承认自己眼拙了，坦荡的空间欺骗了我们，它是弯曲的！比起三维空间，四维时空虽然只多出一维，但它的这种“弯曲”理解起来就困难多了，因为人类只能感知三维，对所谓四维，我们的感官集体失灵，看不见摸不着，超出了我们的生理能力和经验直觉，只能靠想象去理解。
但是，想象毕竟是只是想象。正如穷孩子和富孩子都难以想象对方的生活一样，咱想象这个空虚的、无边无际的空间在其内部产生弯曲，也不是一件容易的事。
所以我们只好接着类比：
一维弯曲，如果不跳出一维去观察，阿细永远也无法理解他所在的一维是“弯曲”的，因为他的概念只有前后，没有上下左右。
二维弯成曲面，身困二维、只有前后左右概念的阿扁，也无法想象上下弯曲是什么，即使弯了他也感觉不出来。
以此类推，三维空间实现了弯曲，身在其中的我们，也不容易明白那个弯曲是指什么，更不易察觉空间已然弯曲了。这很正常。
看来，还是要跨维度类比想象，这样理解起来容易些。
所以，比较大众的类比法是，把我们现在的三维空间想象成一张有弹性的膜，这张膜上最好画上经纬线，以便我们识别它的弯曲变化，把物体比如一个球放在这个平面上，重力会使球把膜压出一个凹陷，我们用这个凹陷来类比空间的弯曲。嗯，这就是用二维的弯曲来类比三维的弯曲，从三维的角度看二维的弯曲，非常容易，也很好理解。
如果我们想把这个类比搞得更恰当些，可以把膜想象成完全透明的，无数张这样的膜摞起来成为一块整体，球在其中使之整体弯曲。这样一来，我们应该有个大致的印象了。
当然，每个人脑子中的印象不一样，目前，笔者印象中，空间的内部弯曲，大概就像木材里的节，或者水体里面的一个旋流，只不过它弯曲的方向，实在是难以想象，是我们熟悉的长宽高吗？




【图12.6】空间弯曲

我们知道，欧几里得先是开发了处理二维的“平面几何”，接着又在此基础上，搞定了研究三维物体的“立体几何”，更高维度，欧老爷子没来得及考虑。
2000年后，欧老爷子的N代徒孙们把欧式几何扩展到可以应用于任何有限的维度（这种空间叫n维欧几里得空间）。于是，2000多年前的欧老爷子，又在多维空间一展雄风、君临天下。
不过，再强的高手也有命门，欧老爷子的空间不管是几维，都离不开一个根本性质：它是“平”的！欧式几何的小名就叫“平面几何”嘛。
现在，时空不仅多出一维，而且不老实，它要弯曲。这一弯曲就不好办了。欧老爷子表示，老夫可管不了那么许多。
没有一个合适的手段把它描述出来，再好的思想，也只是个传说，形不成学说。这怎么办？！

【爱因斯坦圆盘】

在描述空间弯曲以前，我们先综合八卦一下：质量、惯性、空间、时间、引力、加速度这些重要人物之间的基情、激情和畸情。
狭义相对论时，我们已经挖出了他们的一些绝对隐私，但挖得不够坚决，晒得不够彻底。现在，要继续深究猛晒！也不怪我们狗仔八婆，谁让你们这些家伙在物理学中的地位至关重要了？哪位不小心咳嗽一声，整个物理学就得跟着感冒。所以你管得越宽，行事就要越阳光。你越神秘，这个世界就会越诡异。因此，我们的口号是，不求透露，但求透明。
在深挖这些重要人物隐私之前，我们先热热身，欣赏一下杂技。
什么？你说这两件事挨不着？
唉，前面是不是说过你，看问题太表面化了？你把该扒的都扒开，就会发现，这些重要人物做的事，其实就是魔术杂耍，谁耍得最好，谁就是主角，耍得没他好的，就是配角。不会耍的，就是不明真相的围观群众，简称观众。
我们观众现在要围观的是，环球……先别吐，那么敏感干嘛——是飞车。
环球飞车。
我们看见，一辆摩托在球笼内面飞奔，上下八方往复游移，不分上下前后左右，它都一样跑，车轮始终紧压笼网，掉不下来，地球引力对其完全无效！准确地说，好像那只球笼的网面有引力，能够随时随地、牢牢地吸住摩托！



【图14.7】环球飞车

这是为嘛？
其实很简单。还记得水桶实验不？
做圆周运动，也就是“绕圈儿运动”的物体，有一个共同的倾向，向外逃脱——说白了，就是它们都想沿着弧的切线飞出去，做无拘无束的匀速直线运动。
摩托想向外飞，而球网克服了它向外飞的惯性力，拦住了它，这个力就作用在球网上，这就是所谓离心力。这个离心力，就是摩托向外飞的惯性力。
还记得前面不远处，我们说过什么力与惯性力相当吗？
一重一轻两个物体等速下落，是因为“惯性力=加速力”。
这就是说，匀速圆周运动，实际上就是加速运动。
加速度力等效于引力，这就是为嘛那个摩托在圆球里做圆周运动，就掉不下来。
不信，你把上球面变成平面，看谁还敢骑上去？
关于圆周运动的杂技，有很多，比方说，用一根绳子，两端各系一只碗，碗口向内，碗里盛水，绳子把碗甩起来，各种圆周运动，碗里的水流不出来。




【图1.8】碗水不落。

碗水不落，这个道理与摩托一样。运动速度很要紧，但更要紧的是，必须做加速运动（这里是圆周运动）。不信，你盛一碗水，把碗底粘在高速、匀速运动的动车墙壁上，碗口方向与墙面垂直，看看水还能不能老老实实呆在碗里？
OK，欣赏完杂耍，咱们该干点正事了。实际上，杂耍也没白看，那就是发现，匀速圆周运动就是加速运动，离心力与引力等效。

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盆友们，如果看着还行，就轻轻顶下，谢谢

@边度花开 2015-06-11 13:02:07
不错，顶一下，给大学生的科普读物。结合nb的漫画简直太精彩了，不过有些概念我没怎么看明白，引力加速度和惯性加速度能画等号吗？就是说加速上升的火箭屁股底下多了若干地球？
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可以这样说，你在火箭里做任何物理实验，都和你站在质量更大的地球上做这些实验是一样的。二者等效。
所以，你理解能力很强。

@边度花开 2015-06-11 13:02:07
不错，顶一下，给大学生的科普读物。结合nb的漫画简直太精彩了，不过有些概念我没怎么看明白，引力加速度和惯性加速度能画等号吗？就是说加速上升的火箭屁股底下多了若干地球？
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@刘萝卜锅 2015-06-11 13:59:07
可以这样说，你在火箭里做任何物理实验，都和你站在质量更大的地球上做这些实验是一样的。二者等效。
所以，你理解能力很强。
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@边度花开 2015-06-11 14:14:28
那么我们所观测的黑洞或者某个星体也许并不曾存在，而是空间的相对加速运动？就是说我们是站在地球这个火箭上。
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等效≠等于；等于≠是。

不恰当的例子：
1、枪毙与砍头在杀人上等效，但枪毙≠砍头。
2、2KG=1KG+1KG，但2KG不是1KG和1KG，分别做成铅球，是2KG的铅球和2个1KG的铅球。

等效原理是在说，由质量引起的引力，与由运动引起的加速度，是等效的，可以用运动来描述二者。
加速度本身是需要能量的，而质量本身就是能量，从这一点来说，二者在深层次上的关系是值得思考的。

@边度花开 2015-06-11 13:02:07
不错，顶一下，给大学生的科普读物。结合nb的漫画简直太精彩了，不过有些概念我没怎么看明白，引力加速度和惯性加速度能画等号吗？就是说加速上升的火箭屁股底下多了若干地球？
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@刘萝卜锅 2015-06-11 13:59:07
可以这样说，你在火箭里做任何物理实验，都和你站在质量更大的地球上做这些实验是一样的。二者等效。
所以，你理解能力很强。
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@边度花开 2015-06-11 14:14:28
那么我们所观测的黑洞或者某个星体也许并不曾存在，而是空间的相对加速运动？就是说我们是站在地球这个火箭上。
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@刘萝卜锅 2015-06-11 14:31:06
等效≠等于；等于≠是。
不恰当的例子：
1、枪毙与砍头在杀人上等效，但枪毙≠砍头。
2、2KG=1KG+1KG，但2KG不是1KG和1KG，分别做成铅球，是2KG的铅球和2个1KG的铅球。
等效原理是在说，由质量引起的引力，与由运动引起的加速度，是等效的，可以用运动来描述二者。
加速度本身是需要能量的，而质量本身就是能量，从这一点来说，二者在深层次上的关系是值得思考的。
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@边度花开 2015-06-11 14:44:04
非常感谢，虽然还不是完全明白。有你这样的科普作家很好，应该推广。问一个多余问题，双子效应，中国为什么不派俩飞机从新做一次呢？转一圈误差大，多转几圈不就可以了，为什么老引用别人的实验？谢谢！！！
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从你用火箭加速度理解等效原理来看，你的理解力是没问题的，现在不明白，大概是因为你没了解过狭义相对论。如果是，建议你先看一楼链接的那个帖子。
我国的科研经费用在哪，这个问题很复杂，这是个社会学问题，不宜深谈。
谢谢支持！

@刘萝卜锅 2015-06-11 09:24:33
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@荡胸生云 2015-06-11 15:01:06
看完顶贴，楼主的时间史也看了，科普得很不错，但广相和量子理论要用科普的形式讲出来就很考功力了。
看好楼主，我会一直跟帖。
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多谢支持！

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牛郎哥哥，你们在电梯里干嘛呢？你冲电梯大声问道。
我们一年没见了，你说能干嘛？织女的回答听起来气呼呼的。
出来吃饭了！一心实验的你好不知趣地开着玩笑。
牛郎织女手里拎着砖从太空电梯中出来，还没找到你，却被眼前的景象惊呆了：哇，好大一个饼干盒啊！
一个大大的圆盘状飞行器悬浮在眼前。它叫爱因斯坦圆盘，简称爱盘。
几点了？你凑过去问道。
牛郎织女见到你很惊喜，砖有地方扔了。他俩齐齐地看了一眼表：0点！俺俩的表走得特别的齐。你抬腕看了一眼表，嗯，一样。对得很准。
你把砖从头上拿掉，踩在脚下，悬浮在爱盘边的空中。没办法，脚下没什么垫底，心里就没底。
现在，我们请织女MM到爱盘中央待命，也就是圆心位置；牛郎GG到爱盘边的内壁上待命。
这个实验很简单，就一个字：转。
当爱盘以圆心为轴，转动起来时，牛郎GG和织女MM会有什么不同的感觉呢？
爱盘缓缓转动起来，逐渐加速。
站在圆心的织女说：好无聊哦，就是转，没有任何变化啊！
站在爱盘边的牛郎说，哇，很神奇啊，我感到自己被一股力拉向盘外，幸亏盘沿内壁挡住了我，不然就飘向太空了！这股力越来越大。嗯，现在我站在内壁上，不觉得爱盘在转，只感觉到引力，现在感觉身体重量正常了！
爱盘开始匀速转动。牛郎感觉很踏实，就像回到地球上一样。
我们刚才看杂耍得知，这是因为，圆盘转圈儿，做圆周运动，也就是加速运动，产生的离心力等效于引力。
这个不新鲜，没意思，反正闲着也是闲着，再对下表吧。
牛郎织女心有灵犀，“同时”报时，但数字不同：织女报的时间与你同步，而牛郎报的时间比你慢。
嗯，这个也不新鲜，爱盘转动，织女在盘心，等于没动，与悬浮在盘边的你同处一个参考系，属于静系，所以报时与你相同；牛郎在盘边做加速运动，属于动系，所以时间流动比你和织女慢。
是不新鲜。
等等，好像有哪儿不对劲。
对牛郎来说，他并没有感觉到什么运动，而只是感觉到引力，所以对牛郎来说，是引力让时间流动变慢——时间膨胀了！
加速度等效于引力，不仅力效应等效，运动效应也等效！加速运动能使时间变慢，引力也能！




【图1.9】爱因斯坦圆盘。

织女一听，哦，这么好玩儿啊？嘴噘起老高，“我不在盘心玩了，我也要去牛郎GG那儿！”
好吧，你去吧，不过，每走两步，你就得报一次时。美女一噘嘴，你一向是有求必应。但这次，你是正中下怀，因为咱俩刚好要了解一下，从盘心到盘边，时间变慢的幅度是如何变化的，所以顺水推舟答应了织女的要求。
织女从盘心向牛郎走去——与其说是走去，不如说是被甩过去，因为离开圆心向外沿走，就有了离心力，越向外，离心力越大，幸好织女是神仙，掌控力强，居然保持匀速向外移动！
随着织女的报时，咱俩发现，离盘心越远，时间变慢的幅度越大。
这很正常，因为离盘心越远，转动的速度也就越快，引力就越大，时间当然就越慢了！
那，咱俩把织女报时变慢的幅度记在坐标上，每次报时的变慢幅度标记成一个点，用线连起来，会是什么样子呢？
哇，原来是一条美丽的曲线！
我们可以这样理解：随着引力的变化，时间弯曲了。
引力可以使时间弯曲！
你说不可能？时间怎么会弯曲？
你不会是忘了吧，时间和空间是一体的啊！怎么就不能弯曲呢？
那，空间弯曲，有证据吗？你疑惑道。
别急嘛，实验尚未成功，同志仍需努力。我说道。接着做试验！
你俩才“同志”呢。织女嗔道。
好吧。现在，需要七仙女大显神通了！你是天庭的著名裁缝……
人家现在都叫服装设计师。织女瞪眼。
嗯，你是天庭的著名服装设计师，量体神尺应是随身携带，可否一展神通，帮俺们量量这爱盘的尺寸？
这好办！说到织女的特长，她兴奋起来。量哪儿的尺寸？
量一下爱盘的半径。我说道。
好办。织女话音未落，玉臂轻扬，眼见一道白光，却是软尺顺衣袖飞出，尺头直落盘心，尺身笔直地贴在盘面，延伸到盘边。
半径是r。织女话音刚落，白光一闪，衣袂飞扬间，尺已收回袖中。
酷！
神仙办事效率就是高啊！我由衷赞道。不过，七仙女啊，你尺子收得太早，咱还没量盘的周长呢！
刚展示了才艺的织女不屑道，有了半径，周长还用量么？周长=2πr啊！当我白痴啊！

@五彩石_wx 时间：2015-06-11 15:24:29
好文章，要仔细看才能悟出其中的道理。
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谢谢欣赏。这类东西，确实是要仔细看才行。


很就以前就看到有本科普书，讲的是相对论，例子用爱因斯坦列车，但内容忘记了。
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应该是狭义相对论的部分，讲的是光速不变原理。

@没有1999A 2015-06-11 21:21:38
俺最近对物理帖审美疲劳，光顶不看。
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冒着疲劳来顶，这是一种什么精神？

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@google地球看世界 2015-06-11 21:28:39
花了几个月时间，到现在还没有看完你的时间史，曾感叹相见恨晚，如今再次看到萝卜出现天涯，激动，感谢你的书，陪我度过生命中最艰难的岁月
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谢谢Google兄欣赏和支持！

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是吗？你确定一定以及肯定？世事无常啊，还是量量比较放心。我说道。
唉，不和你这个文盲计较了，量完看你还有什么话说。织女说着，纵身悬停在空中，玉臂轻舒，白光再现，神尺精准地绕盘沿一周，盘动尺不动，那个刻度静静地展示在织女眼前。这手法，叹为观止啊，咱俩等着观赏织女报完数以后收尺的Posse。
然而，织女似乎石化了，她迟迟没有声音，尺也不收了。
咱俩仔细观瞧，却见织女瞠目结舌：怎么不等于2πr，居然比2πr短？！
不必怀疑精度，这是神尺。
牛郎见老婆演砸了，尴尬地打圆场：咳咳，嗯嗯，肿么回事？圆周率不灵了？
狭义相对论有一个已经被证明的预言：物体会沿着它运动的方向变短。那么，这个圆盘做圆周运动，其圆周就会变短，沿着圆心所做的圆，越靠外，速度越快，圆周变短的比例就越大。你神采飞扬地抢答道。
牛郎织女和我用倾慕的目光看着你。
那么，作为一个圆盘，它在半径不变的情况下，周长是怎么做到变短的呢？！
答案是：空间弯曲。具体什么情况呢？
我们所说的圆周率π，即圆周与直径之比，只在平面几何中有效。
也就是说，你在平面上画个圆，再画出它的直径，这个圆周长与其直径之比，就是π（3.1415926535……无限不循环ing）。
但是，如果我们把这个圆画在球面上，比方说画在足球上，再画出它的直径，你就会发现，圆周变短了，直径变长了，圆周与直径之比，就会小于π。
不信？我们可以这样极端地想：在地球上画圆，以南极为中心，沿赤道画一个圆，在地球表面画出它的直径，应该是过南极的一条经线，两端到赤道截止，其长度是地球周长的一半，现在，这个圆的周长和半径之比就是2，小于π，是吧？




【图1.10】在球面画圆。

那么，有没有大于π的情况呢？
有的。
见过马鞍吧？就是相对的两边下垂、另两边翘起的面。在马鞍曲面上画圆，再画出它的直径，这个圆周与直径之比，就大于π。
嗯，只要空间是弯曲的，圆周与直径之比就不等于π，周长自然就不等于2πr了。
圆盘转动，产生狭义相对论的尺缩效应，那是由于空间弯曲了。
原来，狭义相对论已经隐含了空间弯曲的结论！
好吧，刚才说时间弯曲，现在又说空间弯曲，那么，到底是谁弯曲了呢？
时空弯曲了。
“时空一体”这四个字可不是随便说说的。时与空不是亲密关系，比如夫妻，可以拆成夫与妻。我们说过，时空是一体的，就相当于老婆，我们不能把她拆成两部分，一部分叫老，另一部分叫婆。
因此，我们可以这样理解，从深层次上讲，时胀和尺缩效应，其实是时空弯曲这件事表现的两个方面。就好比闪电和雷声，实际上是电流在空气中传导所制造的两个表象。

至此，广义相对论的基本原理就叙述完毕了。我们小小地回顾一下：
1．弱等效原理：引力质量=惯性质量。加速度与引力等效。
2．广义相对性原理：物理定律在一切参考系中都相同。
根据以上原理：
3．加速度可使光线弯曲，那么引力也可以使光线弯曲。
4．圆周运动实际上是加速运动。
5．由“光线弯曲”推出：空间弯曲。“圆周率失效”也可以推出空间弯曲。
6．引力源于质量，也就是说，质量可使空间弯曲。
8．引力越大、时间越慢、空间越弯曲。
上面的都很简单，下面这条我们也应该不难理解：
9．强等效原理：在时空中，一个点内的引力场，我们可以把它当做“局域的惯性参考系”。也就是说，可以用狭义相对论去描述引力场中的任何一点。
你会发现，广义相对论的基本原理，原来如此简单。至少，不像想象中那样难以理解。为什么？
那是因为，广义相对论是关于引力和时空关系的理论。我们已经接受了狭义相对论，崭新的时空观在我们的头脑中已经形成了概念，广义相对论的基本原理是很新奇，但对我们来说，已经不难接受了。
接下来，我们就要追随着伟大的小爱，在基本原理的框架下，去寻找一个舒适、美丽的表达方式，把这一伟大的思想，变成一套完整的科学理论。
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亲，看着还过得去，就顶下，这是俺加速发帖的不竭动力 ^3^