编者按：本文来自微信大众号“混沌大学”（ID：hundun-university），作者李善友，36氪经授权转载。
终究要不要讲相对论？这件事让我有些犹疑，它太烧脑、太难了。
想了好久，我仍是决议要讲——相对论是人类运用哲科思想，所能抵达的最极致状况。国际有整整137亿年前史，而爱因斯坦用一个方程式解说了它。
01.肯定时刻真的存在吗？
有这样一个故事。19世纪的最终一天，欧洲尖端科学家开了一个大会，其时最受敬重的开尔文勋爵说，物理学的大厦现已完工，只剩下一些装修作业。
念念不忘，只是五年今后，26岁的爱因斯坦宣告了5篇颠覆性的论文，拓荒了现在的整个年代。那一年也被称为爱因斯坦奇观年。
1.打破隐含假定：牛顿和麦克斯韦敌对了
首要，假如咱们想了解巨大的科学家，就必须了解一个英文词汇，Unification，合一。关于尖端科学家而言，打破二元分立，找到一个愈加底层的理论，是终身傍边最荣耀的时刻。
爱因斯坦之前有两次大一致，第一次是牛顿用万有引力这样一个方程式，一起解说了天上和地上的运动规则。第二个人是麦克斯韦，他提出一组极端简略的方程一致核算电和磁，并且指出光也是一种电磁波，给了光速一个常数。
爱因斯坦的全部作业，都起始于他发现，在解说光速这个现象的时分，牛顿和麦克斯韦呈现了严重的逻辑失洽。
许多科学家看到这儿面的悖论，但视之不见——牛顿和麦克斯韦各管一块，为什么非要把它合在一起？
但是，这个敌对突让爱因斯坦精力紧张、坐立不安，他一定要处理这样的一个问题。
2.重建柱石假定：光速不变
破界立异的第二步，是重建柱石假定。狭义相对论建立在两条柱石假定之上，充分运用了公理化思想：
①第一条柱石假定是对称性规则，这是物理学中规则的规则。爱因斯坦把伽利略的对称性规则拓宽，提出相对性原理——全部天然规则，包含引力、电力、磁、光在全部匀速参照系傍边，都坚持不变。
全部天然规则，包含引力、电力、磁、光在内，在全部匀速参考系下都坚持不变，这一条叫相对性原理。
②第二条假定，叫作光速不变原理。光速不变，在任何匀速参考系下都不变——这件事爱因斯坦想了十年。
光速稳定假定之于爱因斯坦，犹如惯性假定之于牛顿，是人类精力最巨大的成果。由于在牛顿经典力学里面，速度是时刻的函数，不论运动速度快慢，时刻都是不变的。
但爱因斯坦说，假如光速是肯定的参考系，那光速就不能用时刻来衡量。反过来说，时刻应该由光速来核算。
运动速度越快，时刻就越慢——这个说法在实际国际傍边，咱们是不是无论怎么都不会承受？
咱们咱们的时刻观，是牛顿的肯定时刻观。咱们信任时刻就像河流相同在活动着，是运动的参考系，所以称它为肯定时刻。
但是，假如逻辑和实际呈现悖论，光速和时刻之间发作悖论的时分，你信任光速是肯定的，仍是信任时刻是肯定的？
这样的一个问题摆在26岁的爱因斯坦面前，他说，假如逻辑和实际敌对，那就改动实际。
他从麦克斯韦方程和相对性原理动身，得出光速是肯定的。假如光速是肯定的，时刻便是相对的。
然后，在没有一点依据的情况下，爱因斯坦悍然宣告，时刻至高的肯定位置被下移了，光速才是运动、时刻等其他全部东西的肯定参考系。这是爱因斯坦狭义相对论最重要的内在。
一个典型的比如是，在电影《星际穿越》中，主人公从地球动身之前，女儿十来岁，但是等他再回来时，他仍旧年青，女儿却现已垂垂老矣。
02.引力存在吗？
狭义相对论没有完全推翻牛顿力学，这个使命留给了广义相对论。
咱们咱们都知道，牛顿运动规则有两个逻辑奇点，惯性和引力。但是，惯性和引力之间是什么联系？引力终究是什么？这留下了许多疑团。
咱们相同用破界立异三过程来看。
打破柱石假定：引力存在吗？
引力是否真的存在——这样的一个问题是不是听上去很无理？牛顿整个力学便是关于引力的力学，爱因斯坦竟然问引力是不是真的存在，这十分蛮横。
而爱因斯坦说，不对。依据牛顿力学，引力是远间隔的、瞬时超光速的一种作用力。但是依据狭义相对论，任何物体的运动速度都不能超越光速。
很显然，这儿呈现了逻辑失洽。
重构柱石假定：等效原理和最小作用量原理
广义相对论建立在两条柱石假定和两条底子原理之上。
①规则的规则——对称性。
②等效原理
牛顿力学的两大奇点，一个是惯性，一个是引力。
回想两个底子的物理学规则:地球对咱们的引力，咱们用G=mg这个方程。加快中的惯性力，用F=ma这个方程。
引力和惯性力是两种力，都跟质量有联系，为什么一个质量产生了两种力？
为了答复这样的一个问题，爱因斯坦做了一个思想试验。他回想说：
1907年的某一天，我正坐在伯尔尼专利局的工作椅上的时分，一个思想忽然呈现在我的脑际傍边：假如一个人自在下落，那么他将感触不到自己的分量。
这句话到了爱因斯坦脑子中，他吓了一大跳，就此得出一个巨大的等效原理：在上面的两个方程里，引力质量和惯性质量等效，所以引力和惯性效应是一回事。
持续做思想试验。你幻想一个火箭以加快度往空中去飞，一束光射向这个火箭舱，从一侧进入，又抵达了另一侧。在这样的一个过程中，火箭在往前运动，所以光在经过火箭舱的时分，发作了什么？偏折。
所以，光在加快参考系傍边的运动途径是弯的。
假如引力场和加快场等效，光经过加快参考系时会发作曲折，那么光经过引力场的时分，也会发作曲折。
举个比如，太阳是引力场，光经过太阳的时分，假如引力场和加快参考系等效，那么经过太阳的时分，光会发作曲折。
爱因斯坦说，这是我终身傍边最美好的思想——光经过太阳的时分会发作曲折。
③最小作用量原理
接着，他又引进物理学中别的一个规则的规则，最小作用量原理。依据最小作用量原理，光在两点之间运动，要走所需时刻最少的途径。
又依据等效原理，光在引力的影响之下发作曲折，那么阐明在引力场傍边，两点之间最短的间隔是曲线。
这儿又呈现了一个悖论，依据实际，两点之间直线最短。而依据爱因斯坦的逻辑推演，两点之间曲线最短。
逻辑与实际发作敌对，怎么办？
爱因斯坦说，纯逻辑没问题。假如逻辑和实际发作敌对，那就改动实际。
两点之间直线最短，背面的隐含假定是，空间是平直的，才直线最短。假如事实是两点之间曲线最短，那只能打破这个隐含假定，推出一个新的关于时空的假定出来——时空是曲折的。
你能幻想一条弯的直线吗？没问题吧。一个弯的平面呢？是不是把一张纸折一下，也没问题？但假如幻想自己日子的三维空间，是曲折的呢？
到这儿停止，爱因斯坦都在进行哲学考虑。假如变成科学，需求用数学公式来表达这个推论。
所以接下来爱因斯坦遇到一个新困难，他缺数学表达公式。假如表达平直空间的数学是欧式几许，现在他需求表达一种曲折的空间，并且是一个四维的时空。爱因斯坦自己并不了解数学，他去找他数学家朋友，说我需求一个曲折空间的几许，有没有？
他的朋友翻箱倒柜，找到了一两百年曾经，一个叫黎曼的人。
黎曼几许是一种非欧几许，非平面几许，恰恰能够表达时空曲折，并且能够表达恣意维度的时空。但其时他写出这个几许的时分，咱们并不认为曲折空间存在，所以他的公式就被锁在抽屉尘封起来，落满了尘埃。
直到后来，黎曼几许被爱因斯坦发现，他得出了这个方程：
推导第一性原理：引力不存在
接下来，终极问题来了，牛顿力学傍边的引力终究是什么？
依据牛顿力学，引力是实在存在的。爱因斯坦推出上述方程之后，则斗胆得出一个推论，地球之所以绕着太阳运转，不是由于太阳对地球的引力，只是是遵从最小作用量原理，两点之间曲线最短，太阳让自己周围的时空场弯了，地球刚好处于这个时空场傍边，要依照弯的途径去走罢了。
所以万有引力底子不是真实的力，而是时空曲折的体现。行星绕着太阳运动是惯性运动，地球上的物体自在落体运动也是惯性运动。
物质告知时空怎么曲折，时空告知物质怎么运动，这句话用来描述爱因斯坦的广义相对论再美好不过了。
提出假定之后，该怎么样验证？爱因斯坦让咱们去做查验，他说光经过太阳之后要发作曲折，他核算一个视点出来，然后让天文学家们去调查。
1919年那一年，英国天文学家爱丁顿去观测后，面对着高悬的牛顿相片宣告说，敬重的牛顿爵士，您错了，爱因斯坦对了。
那一刻，爱因斯坦封神。国际有137亿年的前史，银河系又是整个国际里两三千亿个星系之一，地球连尘埃都算不上。而他竟然用公式，把整个国际137亿年的前史解说了出来。
爱因斯坦有句名言，这个国际最难以想象的是，它竟然是能够被了解的。
03.小结
再回想一下，爱因斯坦信任：
逻辑优先于实际，只需逻辑上建立，实际傍边就一定会发作。
然后，爱因斯坦也是一个破界立异的作业者。破界立异中最难的一步，是看到祖师爷逻辑里的漏洞。爱因斯坦精准地找到了牛顿力学中的漏洞，打破鸿沟推导出了广义和狭义相对论。
人最怕的是二元敌对，非黑即白，非左即右。就像在一条线上，我从这边来，你从这边来，撞个头破血流没有必要，你只需把线变成平面，就处理了问题。所以，你需求经过升维，来处理二元敌对问题。
哲科思想协助爱因斯坦找到国际傍边的万物至理，我不知道你是否赞同，可否把这种理性的精力推扬到商业傍边去呢？
这是我和混沌大学曩昔八年如一日，把哲科思想推荐给立异者的原因地点。爱因斯坦给咱们做了一场酣畅淋漓的思想之舞的展现。
