相对论 展现物理的绝对

E=mc2所谓的质能方程是影响世界最著名的方程之一，这在流行文化中可见一斑。爱因斯坦是从相对论出发深刻地阐述了理解质量-能量等价关系，尽管绝大部分人并不理解相对论真正所讨论的——“不仅相对论不是相对的，即使是这个标志性的方程，也不是它表面看起来的样子。正如顶着惊人的“拖把头”的阿尔伯特·爱因斯坦是流行文化中极为典型的科学家一样，他的方程E=mc2也是最为典型的方程。

人们普遍认为这个等式导致了核武器的发明，它源于爱因斯坦的相对论，而这个理论说的就是各种“相对的”东西。

（很显然嘛！）事实上，许多社会相对主义者高兴地呼喊“一切都是相对的”，并认为这能和爱因斯坦扯上关系。

爱因斯坦将他的理论称为“相对论”，是因为它修正了传统上牛顿力学使用的相对运动的规则，这个规则说运动确实是相对的，取决于观察它的参照系，非常简单直观。

爱因斯坦不得不调整牛顿的相对论，才能理解一个令人困惑的实验发现：有一个特定的物理现象根本不是相对的，而是绝对的。

由此，他得出了一种新的物理学：当物体运动得非常快时，物体会收缩，时间减慢到仿佛蜗牛爬行，而质量可以无限增加。

结合对引力的拓展，我们对宇宙的起源和宇宙的结构有了迄今最好的理解。

它基于空间和时间可以弯曲的想法。

GPS（用于汽车卫星导航等）只有在对相对论效应进行校正后才能工作。

粒子加速器也是如此，例如大型强子对撞机。

它目前正在寻找希格斯玻色子，这种粒子被认为是质量的起源。

现代通信已变得如此之快，以至于市场交易者开始遇到相对论的限制：光速。

这是任何消息（例如买卖股票的互联网指令）都可以传播的最快速度。

有些人认为，这是一个比竞争对手早几纳秒达成交易的机会，但目前为止，相对论效应并没有对国际金融产生严重影响。

然而，人们已经找到了设立新的股票交易所或券商的最佳位置。

无论如何，不仅相对论不是相对的，即使是这个标志性的方程，也不是它表面看起来的样子。

当爱因斯坦第一次得出它所代表的物理观点时，他并没有把它写成我们熟悉的方程。

它不是相对论的数学结果，但如果接受各种物理假设和定义，就可以从相对论得出它。

最标志性的方程现在不是——过去也不是——它看似代表的东西，产生它的理论也不是。

人类文化里可能有很多这种事情。

哪怕是方程和核武器之间的关系也并不十分明确——比起爱因斯坦作为最为标志性的科学家的政治影响力，方程对于第一颗原子弹的历史影响都相形见绌。

“相对论”涵盖了两个截然不同但相关的理论：狭义相对论和广义相对论。

我会用爱因斯坦的著名方程作为谈论两者的借口。

狭义相对论是关于在没有引力的情况下的空间、时间和物质，广义相对论则考虑了引力。

这两个理论都属于同一个大框架，但爱因斯坦辛苦工作了十年，才发现了如何修改狭义相对论来引入引力。

牛顿物理学不能符合观测的难题使这两种理论都受到了启发，但这一标志性的方程出现在狭义相对论中。

在牛顿时代，物理学似乎相当简明、直观。

空间是空间，时间是时间，泾渭分明。

空间的几何是欧几里得几何。

时间与空间无关，对于所有观察者来说都是一样的——只要他们的时钟同步。

物体的质量和大小在运动时没有变化，时间在各处总是以相同的速度流逝。

但是当爱因斯坦完成了物理学的重构之后，所有这些说法（非常直观，以至于很难想象它们中的任何一个都不能代表现实）都被证明是错误的。

当然，它们并非完全错误。

如果真的是无稽之谈，那么牛顿的工作根本不会成功。

牛顿对物理宇宙的描绘是一种近似，而不是精确的描述。

只要所涉及的一切都在缓慢运动（在大多数日常情况下如此），这种近似就是非常准确的。

在这个意义上，即使是以两倍于声速飞行的喷气式战斗机也是缓慢运动的。

但是，日常生活中确实有一个东西运动得非常快，并为所有其他速度设定了标准：光。

牛顿和他的后继者已经证明了光是一种波，麦克斯韦方程组确证了这一点。

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