各位好,我现在是在维也纳的市政厅录制今天的书籍,这是我们第一次在海外录书,今天我选择的书是《爱因斯坦传》。
那为什么要在维也纳录《爱因斯坦传》呢?首先是因为爱因斯坦来过维也纳,并且在维也纳居住过长达四年的时间,至今他的故居还依然被完好地保留着。更重要的一件事,是维也纳有他很多好朋友,比如说对他有非常大启发的哲学家维特根斯坦,还有跟他经常有书信往来并且深入地探讨了很多人性问题的弗洛伊德,都居住在维也纳。在1921年的时候,爱因斯坦来到维也纳发表了一次演讲,就在金色大厅里边,有3000多人坐在现场。
我读完《爱因斯坦传》以后特别心潮澎湃,所以非常想把这本书讲好。尤其是如果我们能够让每一个孩子都听到爱因斯坦的成长经历和过程,那么在他们心中可能就会埋下一个探求真理的种子,所以今天这本书,我真的非常推荐。
我们要讲《爱因斯坦传》,首先从爱因斯坦的离世开始讲起。他是在1955年的4月18号去世的,去世以后,爱因斯坦的尸体被送去做尸检。他的尸检医生是托马斯·哈维,哈维给爱因斯坦做了尸体解剖,发现了爱因斯坦的死亡原因,因为这件事全世界都非常关心,爱因斯坦是死于腹部的动脉瘤破裂。哈维突然灵机一动,他认为我应该留下爱因斯坦的大脑,于是他在没有跟任何人做汇报、没有经过任何审批手续的情况下,用锯子锯开,把那个完整的大脑拿回家。更神奇的一件事是,爱因斯坦的眼科大夫在爱因斯坦去世以后,手脚非常利索地把他的两个眼睛偷走了,作为自己的私人藏品保留了起来。你去问这些人,为什么你要保留爱因斯坦身体的一部分呢?因为大家已经把他当作圣人看待,爱因斯坦被人们用这种特别不科学的方法推上科学的圣坛,这也的确是一个非常具有反讽性的事情。
那么爱因斯坦为什么这么了不起?这里边最重要的一个年份是1919年,1919年是爱因斯坦的“第二次诞生年”,人们说这一年是爱因斯坦的第二次诞生。他是出生在1879年的,所以在1919年的时候他40岁,那年到底发生了什么事呢?爱因斯坦在1905年的时候发表了《狭义相对论》,然后再过了几年,发表了《广义相对论》。在《广义相对论》当中,他有一个预言,他说我们不是因为引力才站在这个地球上,他认为是由于一个大质量的物体所产生的周围力场、光线、时间的扭曲,所以才导致我们每个人都沿着一个曲面几何当中的短程线去运动。
你可以想象,因为太阳的质量非常大,导致太阳周围的空间产生了扭曲,形成了一个像盆子一样的东西,当然没有那个实际的盆子,那是一个力场。而这些星星是沿着那个盆子边在转,这就是为什么它们不会突然被太阳吸过去撞在上面的原因。我们过去听到引力的时候,就觉得很神奇,说如果月亮和地球之间有引力,那么如果月亮稍微被碰一下、撞一下,这个引力失衡,它就一定会朝着一个方向不断地运动。因为距离越来越近,引力越来越大,然后如果朝那边碰,它就会越来越远,就跑掉了。那为什么它不会这样?爱因斯坦说根本不是引力,他证明没有引力存在,而这一切东西是因为产生的时空的扭曲。
那怎么来证明这件事呢?这件事你说出来挺玄乎的,别人听不懂。爱因斯坦说,如果我说的是对的,那么所有通过太阳的光线,一定都会发生扭曲,发生的这个扭曲的弧度是多少呢,爱因斯坦在纸上算出来,说1.7弧秒,没有人能够证明这件事,一直在1919年的,那一年出现了日食,全日食出现的时候 ,全世界很多人都在观测,爱因斯坦所说的语言,其中最重要的,也是帮了爱因斯坦大忙的,是阿瑟·爱丁顿,然后他出发去探测光线,从太阳周边过来的光线的偏差角度,观测出来的结果和爱因斯坦在草稿纸上演算的几乎一模一样,这一下子让爱因斯坦走上了圣坛,所以1919年,40岁的爱因斯坦,他的人生走上了一个新的高度。
我相信大家都非常好奇,爱因斯坦怎么会想出这么奇怪的理论,而且还是对的?我们来看看他是怎么成长的。爱因斯坦在1879年的3月14号出生在德国的乌尔姆市,爱因斯坦小时候说话特别晚,他说话有一个特征,我相信你们在家里边观察很多不同的小孩,你也会发现有的孩子说话是学会一句就说一句,想说什么就说,说出来的话都是不完整的。爱因斯坦不是,爱因斯坦是一定要把这句话在嘴里边完整地描述出来,自己光动嘴不出声,把话说全了,然后才张口说话。我见过有的孩子就是这样,他不会说那些小孩话,不会说只言片语,他永远都是要把那个话在嘴里边咕哝半天,然后才能说出来,所以他说话确实很晚。我们过去听过很多传说,说爱因斯坦小时候很笨什么的,这种传说可能也跟这个特征有关。
但爱因斯坦真的一点都不笨,他小时候非常聪明,他学习成绩极好,脾气特别差,4岁到7岁期间,经常把他的保姆的头都打破了。他是一个极其倔强的、特别有个性的一个小孩,其他的孩子不喜欢跟他玩,因为觉得他太容易出神、太怪。
爱因斯坦有一个最大的特征,就是喜欢读书,喜欢一个人啃那些别人都不看的书。你知道他在什么时候读康德的书吗?就是《纯粹理性批判》,这本书我到今天都没有勇气把它读下去,特别难的一本书。爱因斯坦在13岁的时候已经把它读完了,而就是爱因斯坦读完了这些哲学的书,才指导了他后期不断地在做科学研究的时候一定要去较那个真,他一定要讲究逻辑的自洽,要讲究逻辑的它洽等等。
他非常有一套做科研的方法,尤其是他特别擅长做物理学,骨子里边存在着好奇心。一个成年人长大了以后是不会关心星星的,你们现在关心的都是股市,都是怎么赚钱、怎么创业。但是爱因斯坦说,我小时候很关心星星,我长大了以后还是很关心星星,我就想明白那些星星到底是怎么运转的,这个宇宙的规律到底是什么,所以我始终保持着一个孩子的、童真的那种感觉。
从另外一个角度看,这也可以反映出爱因斯坦真的从来没有长大。他和他妻子的关系处理得相当糟糕,就是他完全不会处理婚姻关系,也不会跟自己的孩子相处,所以我们能够感觉到这个人真的没有长大,却保持着少年一样的好奇心。所以只有把他精湛的物理能力和好奇心结合起来,才产生了爱因斯坦这么一个人。
有人说这肯定是天分。我们在《刻意练习》和《认知天性》里边都讲过,这不是天分,那再次证明一个小孩子小时候生活的环境是多么重要。各位知道爱因斯坦的父母是做什么的吗?爱因斯坦的爸爸和他的叔叔,经营了一家叫作爱因斯坦的公司。后来爱因斯坦在做物理研究的时候,为什么像麦克斯韦、洛伦兹这些东西对他来说一点都不陌生?因为他从小就生活在一个工程师的环境之中,他的父亲和叔叔,包括舅舅,都是喜欢科研的人,有的是工程师,有的是商人。
爱因斯坦上中学的时候,是一个特别有意思的学生。他老挑战他的老师,那个老师就说因为你的存在,我在这个班上应有的尊严没有得到足够的体现。爱因斯坦很讨厌那个学校,他觉得那种军事化管理的学校实在是不利于个性的成长。他跟老师商量,说我身体不好,我要休学。那老师一听,说太好了,赶紧给你签字,让你走。
爱因斯坦提前从中学毕业,毕业以后去考苏黎世联邦工学院,没考上。但是那个学校的物理学教授说,你可以随时来我的课堂上听课,因为没有见过一个高中生的物理有这么好的。后来爱因斯坦又复读了一年,考上了,在1896年10月份入读了苏黎世联邦工学院,在这个地方遇到了他后来的妻子,也是同班同学米列娃。
米列娃其实是个非常了不起的人,因为当时,你想有几个女生能够上大学,尤其是上这种理工科名校?然后两个人坠入爱河,爱因斯坦写了特别多的情书。爱斯坦去世以后,他的所有信件都成了文物,历史学家、物理学家都在走遍爱因斯坦走过的角角落落,把他认识的所有人所收集的爱因斯坦的信件全部都拿出来作为资料研究。他一开始追米列娃的时候真的是非常炙热,特别会写情书,写得你都不好意思读。他的父母极其反对这种婚姻,觉得不合适。但是爱因斯坦坚持要结婚,甚至他们在结婚以前都已经生了一个孩子——生了一个女儿,后来这个女儿的下落不知所踪。就是没有一个确定的答案,有可能是夭折了,也有可能是寄存在别人家去生活,这是一个谜。
爱因斯坦求职相当不利,没有获得进展的时候,他猜到有一个他得罪过的老教授在背后捣鬼,他说如果不是韦伯耍弄这种阴险的花招和我作对,我恐怕早就可以得到这样的职位了。后来一直发展到没办法,最后是在瑞士的专利局获得了一份工作。每天工作八小时,每周工作六天,相当累的一份工作。
但是你知道这份工作给爱因斯坦带来了什么?我们过去一直觉得爱因斯坦在专利局工作是屈才了,好像他白天在混日子,然后晚上去搞科研。不是,爱因斯坦这八个小时里边,看遍了所有新的科技发明,他每天在阅读大量的文件,阅读大量的新发现、很多人申报专利的各种各样的东西。所以千万不要觉得在专利局的这份工作是没用的,这份工作给了爱因斯坦特别多的支持和学习机会。
后来因为在伯尔尼做专利员的时候他贴了一份求职信,那封求职信现在还能查得到,他说,我想我会教物理学,我愿意给大家补课。结果这封求职信没有帮他招来学生,没有人雇他去做这个工作,却招来了两个朋友。这两个朋友是爱因斯坦终身的朋友,一个叫作索洛文,一个叫作哈比希特。这两个人都是在伯尔尼求学的大学生,因为看到爱因斯坦贴了一个广告,说他喜欢物理学、喜欢研究,所以这两个人说,那咱们来探讨一下这个问题吧。所以他们三个人就整天在一块儿,搞了一个读书会,一天到晚地学习、研究、讨论问题。而且这三个人当时的口气好大,我怀疑很有可能是爱因斯坦的主意,他说咱们仨搞个科学院。这科学院的名字叫作“奥林匹亚科学院”,一直到他们三个人去世才解散,而且自始至终就只有他们三个人,这是多么棒的一种友谊。
他们成立了一个读书会,这个读书会主要读什么书呢?恩斯特·马赫的书,马赫写过《感觉的分析》,除了马赫的著作之外,令人印象深刻的还有大卫·休漠和亨利·庞加莱,这都是当年非常著名的哲学家和思想家,还有一些世界文学的名著也纳入其内,包括索福克勒斯的《安提戈涅》。爱因斯坦一直都在努力地做最前沿的科学研究,爱因斯坦一直研究到自己最后去世。他始终都在不断地向科学的高峰发起冲锋,他没有想过自己的名声,他从来不担心自己的名声,不担心自己会不会遇到挫折,不担心别人会怎么看。所以文学作品对于一个人的养成也是非常重要的。
在1905年的时候,大家可以算一下,爱因斯坦多大?26岁。1905年爱因斯坦26岁的时候,他还在专利局工作的那一年,被称作爱因斯坦的“奇迹年”,为什么是奇迹年?因为在这一年里,他发表了21篇物理学论文,在这21篇论文当中有5篇非常重要的论文,其中就包括《狭义相对论》,还包括了量子力学的雏形,还解释了光电效应。他后来得诺贝尔奖不是因为《狭义相对论》,而是因为《解释光电效应》这个文章得了诺贝尔奖。
所以爱因斯坦在奇迹年到底发生了什么事?我们在这儿就要进入到非常重要的、本书的核心——什么是狭义相对论?狭义相对论的意思就是相对,相对的意思就是相对,这个相对是谁提出来的?很简单,牛顿三定律里边的来源。牛顿说,我是站在巨人的肩膀上发现这一切的。那个巨人,我们大部分人认为就是伽利略。伽利略认为物体是相对的,这个咱们中学都学过,比如说火车以60公里每小时过来,这边40公里每小时,那么它们的相对速度是多少呢,就是100(公里每小时),这是相对运动。这个是没问题的,相对运动是相对论的一个非常重要的支柱。
那么另外一根支柱是什么呢?就是光速不变,光速是最快的速度。很早的时候人们就发现卫星的投射有时差,所以根据这个时差,人们开始测算光速,最后居然相当精确地测算到了30万公里每秒。这个速度是一个最高速度,就是我们说宇宙里边最大的一个速度,而且光速恒定。这两根支柱放在这,作为普通人来讲,我们就会觉得背了两条规律,第一条规律是相对,第二条规律是光速恒定。
但是爱因斯坦,因为他学过哲学,他有前面那么多的积累,他就有一个问题:如果一束光以70%光速的速度过来,这边有60%光速的光的一个东西过来,那么它们俩的相对速度是多少?130%。它们俩的相对速度是130%的光速。那好了,谁错了?要么就是光速不恒定,要么就是相对运动无效。普通人看到这儿,就觉得无解,这事儿别问了,人家就这么规定的。爱因斯坦说不行,说这很奇怪,这样的话这个大厦就坍塌了,因为我们的基石不稳,那我们这两个基石是矛盾的,这怎么可能呢?然后他开始琢磨这件事。
结果在1905年的一天,那天据说天气好极了,然后爱因斯坦说我突然明白了。爱因斯坦他想明白的是什么?假如那时候最快的交通工具是火车,就没有比火车更快的东西了,所以那时候科学家举例子都是用火车。他说你看一个人在火车上拍篮球,你们想象一个人在火车上拍篮球,咚咚咚地拍篮球,那么这个篮球的线是不是直上直下的线?这个篮球所在这个时间里边所走过的路程,就是直上直下的路程。那么假如你站在火车下边看这个人拍篮球,这时候火车是相对你运动过去的,你看这个人拍篮球,请问你看到的这个篮球的运动轨迹是什么?是不是锯齿形的?一定是锯齿形的。锯齿形的长度要比那个直上直下的长度长得多,三角形两边之和大于第三边,它肯定是要比它长得多。所以这个篮球在底下的人的眼中,要比在火车上拍的那个人眼中,运动得要长得多,但是时间一样。
这个篮球都是这么一个时间,都是这么一个速度在那不断地拍,怎么解释呢?这就是一个篮球,同样的一个篮球怎么既可能走得短又可能走得长呢?最后爱因斯坦说,这个现象叫作“时间的膨胀”。什么叫时间的膨胀?就是在那个开着的火车上,时钟变慢了。这就是为什么爱因斯坦所提出的叫相对论,它是跟绝对所对应的。牛顿的力学当中有两样东西是绝对的,牛顿说这个世界永远不变的两样东西,一个是时间,一个是空间。时间无论你物理怎么变,它都是匀速直线运动慢慢过来的,对每个人来讲都一样,二十四小时;空间一样,就算你这东西都没了,你的物质全部消失了,这个空间也还在。这是牛顿力学的一个基础。
但是爱因斯坦说,如果你要想把相对性和光速不变这两件事协调起来搞明白,想想看一定是因为时间变了,一定是因为时间是相对的。所以在高速运动的那个车上,时间被拉长了,就是时钟变慢。我们今天所看到的太阳,我要提醒大家,我们看到的是8分钟以前的太阳。因为距离很远,那个光线从太阳那射到地球上就需要8分钟。我们所看到的星星,可能那个星星已经没有了,所以你已经回到过去,你看到的是过去的事。时间和空间是可以转换的。所以爱因斯坦所做的这个狭义相对论最重要的突破点,各位现在能理解了吗?你想一想火车上拍篮球那个事你就理解了。在火车上拍的那个篮球很明显要比我在火车上看的那个篮球走的路程要远。
如果那个速度再高一点呢?当你高到光速的时候时间就停止了,这里边有一个非常有意思的比喻。爱因斯坦说时间是第四维。假如我们手里边有个三维空间,有一只蚂蚁,这个蚂蚁在这个三维空间里边爬。请注意,假设这个蚂蚁所爬的总里程是一定的,比如说这个蚂蚁一共要爬一米,那么如果这个蚂蚁在竖着的维度上多爬了半米,那么它在平面这个维度上就会怎么样?一定会少爬半米。你把这个事想明白了以后,我们再加入一个第四维,就是时间的这个维度的时候,你会发现如果我们在时间的维度上多跑了一些,我们在距离的维度上就会少跑一些。相应地,如果你在距离的维度上——空间维度上多跑一些呢?时间上就会短一些。这个就是狭义相对论的一个非常重要的这个结论。
咱们现在坐在这不动,你身上唯一流逝的是哪一个维度?对,你们此刻坐在这儿,唯一流逝的就是时间的维度。你在以匀速的方式变老,你在根据牛顿的那个感觉不断地变老。假如你能够出去跑一跑的话,可能能够年轻一点。但是你要跑得足够快,你才能够体会到那种年轻。假如你能够坐上火箭,以1/3光速飞出去,那你就能够看到我们快速地变老,然后你就可以保持年轻。
这就是狭义相对论在当时提出来以后的意义。爱因斯坦以最简单的运动学观察为基础,改变了我们对于空间和时间的想象。因为时间在任何一种物理学理论中都起作用,所以他的某些同行说他打开了一个潘多拉盒子。也就是说所有这些理论都必须与相对论相洽,爱因斯坦借助时空开拓了一片新大陆,其他人跟随其后,并在这片新大陆里做出了许多重大发现。
后来爱因斯坦紧随其后,提出了他的那个公式,叫E=mc²。这个公式为什么了不起呢?他用如此优雅简洁的五个符号,就给我们揭示了质量和能量之间的关系。所以在写完这个公式以后,爱因斯坦说过一句特别著名的话,他说这个宇宙最难以理解的地方,就是它竟然可以被理解。他竟然有了这么简单又优美的一种公式,就能够揭示出来这样的关系。
E=mc²是一个导火索,它描述了核裂变无比巨大的潜能,一直到后来原子弹的爆炸。我们现在看到的一盏白炽灯,如果功率是100瓦的话,100年所消耗的质量还不到3‰克,等于是一点点质量的消耗换来了那么多光的能量。跟这个相对的一个数据就很震撼了——太阳,你们知道太阳为我们要烧多少东西吗?太阳每天为我们提供令人印象深刻的智能转换的范例,在这个炙热的火球中,每一秒钟都有数百万吨的物质变成巨大的辐射能,这才能使我们这个蓝色星球上的生命成为可能。太阳在不断地燃烧,很多的物质变成能量辐射过来。
所以在1905年的7月20号,爱因斯坦夫妇喝得酩酊大醉,这是爱因斯坦唯一一次喝酒过量的情况。爱因斯坦的那个院士朋友,叫康德拉·哈比希特,收到了一张具有历史价值的明信片。这明信片上写的是:遗憾的是,两个醉得一塌糊涂的人全都钻到了桌子底下,我可怜的尾椎骨和太太。从此以后爱因斯坦开始走上学术道路,最后他是在1909年的秋天获得了教授头衔。
在这之前,爱因斯坦还曾经在伯尔尼大学做过一段时间的无薪讲师。我不明白还有这样的职位,就是你来讲课可以,但是我不给你发钱。爱因斯坦去了,教室里边坐着他的朋友,讲了大概几个月,来了一个大学生。后来朋友不来了,爱因斯坦说那我也不去了,就不教这课了,这是特别失败的一个老师。因为他在一开始试讲的时候会紧张,所以有时候会讲得不好。但是爱因斯坦开辟了一个新的讲课方法——他讲完课之后总是带着学生去咖啡馆继续讨论。他们是真爱物理学,他不像我们的教授,上完课以后就走了,为了考试。他是觉得这个问题一定要跟你说清楚。很快爱因斯坦就成了炙手可热的明星,因为伯乐出现了,最早出来力挺爱因斯坦的人就是普朗克,普朗克是真正能够看得懂爱因斯坦论文的人,说这个人太了不起了。
索尔维会议值得跟大家讲一下。比利时的一个工业家,叫恩内斯特·索尔维,当时特别有钱,他就邀请全世界最棒的物理学家举行一次高端会议,探讨一些最迫切的科学问题。第一次会议是1911年的10月末举行的,从此以后就形成了举办索尔维会议的传统,爱因斯坦与同行中的一些最伟大的人聚在了一起。虽然那次会议并没有得出什么伟大的科学结论,但是爱因斯坦走入了一个完全不同的圈子。
你们知道索尔维会议参加的人都有谁吗?有一个被称作“活着的艺术品”的荷兰人,这是爱因斯坦最崇拜的人,爱因斯坦说我爱他,这种人我是爱他的,叫洛伦兹。就是研究电磁学的专家洛伦兹。除了爱因斯坦之外,在会上发言和讨论的还有马克斯·普朗克、玛丽·居里,就是我们知道的居里夫人,还有欧内斯特·卢瑟福——发现原子核的卢瑟福,还有亨利·庞加莱。所以这次会议标志着一次决定性的突破,爱因斯坦以32岁的年纪登上了物理学的奥林匹斯山,跻身于科学界的众神之列,这里没有国界,全世界可能再也找不出这样一群科学家,能够在最高水平上进行探讨和交谈。
后来柏林人发现爱因斯坦很重要,于是就给他一个特别优厚的待遇:12000马克你到德国来,并且担任我们院士。最重要的条件是,你不需要有任何工作量的承诺——你想干啥就干啥,爱研究就研究,不爱研究就不要研究,没关系。这么一份没法拒绝的条款,还让你当院士,让他到柏林来。爱因斯坦想了想,决定接受这份邀请,到了柏林。他给别人写信,说他们给了我一个像木乃伊一样的职位。就是那份工作什么都不用干,木乃伊一样的职位,我觉得这事实在是没法拒绝。
说到这我想多说一句,对于科学家、大教授,我们所应该有的态度,其实就是要给他足够的尊重和空间。因为他们在想什么、研究什么,普通人是没法规定、没法决策的。我们今天之所以大家觉得大学教授出产的东西质量不高,是因为它们都是量的堆砌,就是什么样的论文发表多少篇,叫带多少个学生、多少分这样挣下来。所以教授们的自尊水平也得不到足够的体现和保证,教授们的办法就是我凑够就好了,我凑够了我再去做别的事,把大量的时间浪费在了应付这些条条框框上。而爱因斯坦当时所受到的待遇是什么都不用做,你来就好,上课的事儿跟你商量,愿意上课上一节,不愿意上课一节都不上也没事。就这样,爱因斯坦搬到了柏林。这个时候他的整个职业生涯基本算明确了,因为爱斯坦直到最后一次转换工作,就是到了普林斯顿,就是到美国的那一次。
到了柏林以后,我们要谈一谈爱因斯坦的家庭悲剧了。因为爱因斯坦在柏林最重要的一个原因是,他遇到了他的表姐爱尔莎。爱因斯坦的表姐爱尔莎跟他青梅竹马,小时候关系就很好,后来嫁到了柏林,还有两个女儿。爱因斯坦到了柏林以后跟她的表姐旧情复燃,然后两个人就特别好,好得不得了,也给她的表姐写了特别多的情书。这个时候就看他的老婆非常不顺眼,他老婆带着两个儿子到柏林,天天吵架,吵得不得了。他跟他儿子的关系也非常不好,他的大儿子非常普通,二儿子爱德华得了严重的精神疾病,一直在精神病院里生活。所以爱因斯坦基本上是没有什么亲近的人。
不过在他们闹离婚官司的时候,有一个细节我觉得特别有意思。爱因斯坦给他的妻子米列娃写信,他说除了我给你的这个抚恤金之外,我还可以把我的诺贝尔奖金全部都给你。这有什么好笑的?最好笑的地方在于,那个时候他根本没有得诺贝尔奖。他根本没有得诺贝尔奖的时候,他竟然敢把诺贝尔奖拿出来作为离婚财产的一部分送给他的妻子。我在这个世界上没有见过这么自信的人,他坚信得诺贝尔奖是迟早的事,所以他就告诉你,诺贝尔奖我可以给你。
后来他果然得了诺贝尔奖,他也遵守这个承诺,把诺贝尔奖金给了他的妻子米列娃。所以爱因斯坦一生当中充满着跟自己孩子的矛盾、跟妻子的矛盾,因为钱财的问题、因为别的女人的问题,总之是闹得不可开交。他去柏林工作的一个非常重要的原因是他的表姐,他自己在信里边写得很清楚,他说我就是想在那跟表姐在一起,还有和表姐的两个女儿都在一起。这是小插曲,接下来我们说怎么进入到广义相对论。
什么叫狭义相对论?什么叫广义相对论?这两个的区别是什么?狭义相对论所解决的是匀速直线运动下的相对状况,你看他讲的火车啊什么的都是匀速直线运动。但是在现实生活当中充满着加速的状况,比如说重力,就是一个典型的加速的状况。把一个炮弹扔出去,它是加速的状况。所以爱因斯坦就说,我想研究一下在加速环境之下的相对运动到底是怎么回事。根据过去牛顿的方法,用加速运动的公式就能够看到地球上加速运动的这些现象。所以基本上我们说牛顿的理论正确都在我们的肉眼可视范围之内,在我们肉眼能够看到的这个世界里,牛顿的东西基本上是对的,但是一旦上升到宇宙的层面,牛顿的东西就不太对。
比如这里边有一个特别重要的、牛顿的bug,就是水星近日点的轨迹。历史上曾经出现过这样的状况,按照牛顿的公式所算出来的金木水火土的轨道都是对的,只有天王星的位置不对。天王星的位置跟牛顿算出来的不一样,但是因为牛顿太伟大了,所以没有人怀疑牛顿错了,所有的人都怀疑是天王星错。所以大家就拿望远镜在那使劲观测、使劲找,后来在遥远的地方找到了一颗蓝色的星星,就是海王星。因为海王星的出现证明牛顿没有错,把那个力场拉开了,所以导致那个位置不对。所以牛顿不会错,你看,这都是对的。但是水星近日点的轨道牛顿就是算得不对,大家依然认为肯定是没观测到,再找、使劲找,找来找去找不到,就是水星近日点那个地方永远都找不到,牛顿的这个算法就是没法解释那个问题。
所以爱因斯坦说,我得研究加速运动。因为星星都是加速运动,在这儿转,它的速度不是匀速的,然后就研究这件事情。这时候普朗克提醒他,你不要做,做了别人也看不懂。爱因斯坦说我一定要做。怎么做呢?爱因斯坦所用的最重要的东西,第一个支柱叫作等效原理,什么是等效原理?这个我有必要给大家念一下:在牛顿死后200年的时间里边,谁也没能够解释惯性质量和引力质量的精确一致到底是怎么回事,终于有一个人对这种偶然提出了怀疑,就是爱因斯坦。
在牛顿的理论当中,有一点爱因斯坦始终是不能够理解、不能够接受的:引力是怎么传递的?因为光是最快的,但是引力的传递似乎比光还快,快到没有时间、没有实质,没有实质就能够把两个原来不挨在一块的物体连接起来,这是一种什么样的东西?所以爱因斯坦始终不能够理解,
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