很久之前看過《七堂極簡物理課》，以極快的速度翻完了，對于典型的文科生來說，這是一本極佳的科普讀物，把高深的相對論、量子力學、熱力學……把空間、時間與宇宙，以簡潔明了的方式，向大眾科普。

之所以會二次翻閱，是在聽萬維剛的音頻，他講道：如果非要以文科生與理科生的角度來凝望星空，那么當文科生在凝望星空試圖遣詞造句用華麗的辭藻贊美宇宙時，理科生在想的也許僅僅只是光譜。你也許覺得很煞風景，但光譜絕對是一個偉大到讓人熱血沸騰的發(fā)現(xiàn)。

物理學家發(fā)現(xiàn)，每個化學元素都有自己唯一的光譜，拿光一照，就知道它有什么成分，于是物理學家立刻分析了太陽的元素——氫、碳、氧、氮、鈣……只有一個元素地球上沒有，那就是氦，不過元素周期表里已經(jīng)為它留了位置，并且人類已然可以合成這種元素。這說明什么呢？——假使有一天外星人真的駕駛著UFO，那么制作UFO的原材料，都是用“普通”元素制造的，而且這也意味著，早期宇宙的原子物理學，跟我們現(xiàn)在，是一樣的，這么一想，普天之下，莫非“物理學的王土”。

物理學發(fā)展至今，有許多我們至今沒有辦法解釋的，重大基礎理論的對撞沖突，比如《七堂極簡物理課》開篇的兩章，20世界物理學最偉大的兩顆明珠——廣義相對論與量子力學。我想作者將之放在第一篇章，也正是基于這樣的考慮：相對論與量子力學不可能同時正確。

牛頓描述引力說，任何兩個物體都相互吸引，其引力大小與每個物體的質(zhì)量成比例。物體做直線運動，直到有一個引力使它偏離軌道彎曲。牛頓的理論在太陽系中很成功，但在強引力場下失效。（比如黑洞就是一個強引力場）

1905年，愛因斯坦提出了“狹義相對論”：時間的流速可以不一樣。

這里可以參考知乎朱松清對于相對論的解釋，便于理解：物理學最早的對稱性是伽利略對稱，或伽利略變換只是空間坐標的變換，與時間無關，意味著在此基礎上的牛頓定律通過它對任何不同運動狀態(tài)的觀察者而言是不變的。這種變換和不變性意味著物理定律對不同慣性系統(tǒng)的對稱性。

但麥克斯韋把電和磁統(tǒng)一成一組方程后，問題出來了，光速可以從其方程里算出來，而且實驗物理學家發(fā)現(xiàn)光速是個常量，與觀測者的運動狀態(tài)無關。

通過光速不變，愛因斯坦推論出高速運動的時間膨脹，空間收縮，甚至E=MC2，愛因斯坦宣布世界的一切事物都是以光速在時空中運動。高速運動的系統(tǒng)里意味他在時間里的運動比靜止系統(tǒng)的慢，因為他在時間里的運動有些轉(zhuǎn)移到空間了，所以他的鐘會變慢。進而推論假如系統(tǒng)在時間里的運動完全轉(zhuǎn)移到空間來了，系統(tǒng)在空間的運動速度就達到最大速度。進而推論到以光速在空間運動的系統(tǒng)，沒有一點在時間運動，因此光子不會老，從大爆炸出來的光子到今天依然一樣，在光速下，沒有時間的流逝。

這時需要引進洛侖茲變對稱性，它的基本意思是這樣的，一個物理定律對不同的慣性系都有不變的形式結(jié)構，同時在不同的慣性系看來光速是不變量。

愛因斯坦用洛侖茲變換檢驗和改造了牛頓力學，使之成為洛侖茲不變的力學理論——狹義相對論。“所謂相對論，與其說是一種理論，不如說是對物理理論的一種很合理很基本很公理化的要求”，就是要求物理理論要滿足洛侖茲不變性。愛因斯坦對上帝思想的直覺判斷，他相信上帝的思想和美學極其簡單，它不過就是要求上帝的旨意不能因時因地因人而異，于是這個簡單得不能再簡單的要求演繹出特別費解和深奧的理論。但再費解的東西也必須能被理解，比如，光速是常量，如果一個奔跑的人（速度為V）向你拋來一個光速(c)的蘋果，按常理蘋果速度是V+c 的話，那么會出現(xiàn)什么情況呢？你將先看到飛來的蘋果，后看到投擲的動作。

狹義相對論與以前的物理學規(guī)律一樣，都只適用于慣性系，狹義相對論獲得了一片贊譽，但它與我們對引力的了解，也就是自由落體的認知產(chǎn)生了矛盾。

愛因斯坦因此對“萬有引力”提出了質(zhì)疑：希望修正一下理論，讓兩者可以共存。為此，他思考了十年，最終在1915年11月，發(fā)表了“廣義相對論”，這是他的偉大杰作：牛頓試圖解釋物體下落和行星運轉(zhuǎn)的原因。他假設在萬物之間存在一種相互吸引的“力量”，他稱之為“引力”?！耙Α笔侨绾螤恳齼蓚€相距甚遠，中間又空無一物的物體呢？牛頓想象：物體是在空間中運動的，他認為空間是一個巨大的容器，所有物體在盒子里做直線運動。至于“空間”是什么，牛頓并沒有答案。

愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，在一個空間的人是區(qū)分不出他是以1G的加速度飛行，還是在地球上，這就是等效原理——加速度和引力是等效的，這樣就可以用加速度來理解引力了。

然后他發(fā)現(xiàn)了在加速度飛行飛船上的射出的光線是彎曲的，而光線總是按最近的距離傳遞，進而推論引力會導致空間彎曲，“質(zhì)量導致時空彎曲，而彎曲的時空又決定物質(zhì)的運動”“Matter decides times and space, time and space decides the movement of matter”。這是廣義相對論的最簡單文字表述了，雖然數(shù)學上表述和求證相當復雜。事實上他包含了及其深刻的對稱性，廣義坐標不變性。不同的加速度時空體系，測得其他體系的速度是不同的，但在本體系中的物理定律不變。舉個例子，一個以近似光速運動的粒子，在地球人看壽命是8秒，此后衰變，而在粒子自身的時鐘里它自我感覺存活了2秒，在地球人看它奔跑了8倍光速的距離，在它自己看來，它只跑了2倍光速的距離。所以在洛侖茲變換下，同一個物理事件，用不同慣性系的時鐘所測量出的運動距離、運動時間都不相同，但是同一個事件在不同慣性系看來不僅能推導相同的物理定律，而且能測量出相同的光速。

愛因斯坦的想法百分百天才：引力場不彌漫在空間，因為它本身就是空間。這就是廣義相對論的思想。

也就是說，牛頓的盒子，也就是物體運動的“空間”與“引力場”是同一個東西。這是一個驚人的理論，它對宇宙做了驚人的簡化：空間不再是一個有別于物質(zhì)的存在，而是構成世界的成分之一，是一種可波動、彎曲、變形的實體。

太陽會使得周圍的空間發(fā)生彎曲，所有地球繞著太陽旋轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)一個傾斜的軌道，因為地球在一個傾斜的空間中進行運動，就好像是彈珠在漏斗中滾動陰陽。

而量子力學與相對論存在基本矛盾，它們之間的“哲學”截然不同，量子力學解釋組成物質(zhì)的電子是沒有固定的棲身之所得，如果沒有受到打擾，它甚至不會存在在一個“地方”。在量子力學中，沒有一樣東西存在一個確定的位置，除非它撞上了別的東西。更糟糕的是，這樣的撞擊是隨機的，我們無法預知下一次電子的出現(xiàn)，只能計算一個概率。它在實驗上獲得了無與倫比的成功，也改變了我們的生活（比如基于此誕生的電腦）。

因此愛因斯坦一方面提名量子力學的理論貢獻者爭取諾貝爾獎，承認量子力學是物理學上的偉大進步，但另一方面，他又不相信上帝會“擲骰子”，這背后一定存在一個更為合理的解釋。

這也正是如今的物理學家試圖努力解決的問題，這個領域被稱為“量子引力”，來統(tǒng)一物理學的“世界觀”。

作為一個從初中開始物理學就非?？嗍值娜?，《七堂極簡物理課》給了我很大的經(jīng)驗感，它讓我對物理有無限期待，我想從這之后，當我再次仰望星空，看到的不再僅僅是美麗的星空。

正如作者卡洛 羅韋利說：世界上有許多感人至深、無與倫比的偉大作品，想要領域這些作品的妙處，都要經(jīng)歷一個從頭學起的過程，但最終獲得的回報將是百分之百美的享受。