框架：

• 引言

• 簡(jiǎn)述

• 俠義相對(duì)論

(簡(jiǎn)述引力、平直與彎曲時(shí)空、慣性參考系、光速不變，狹義經(jīng)典內(nèi)容)

• 廣義相對(duì)論

(廣義經(jīng)典內(nèi)容、統(tǒng)合)

• 運(yùn)用

大道至簡(jiǎn)。

相對(duì)論雖然不一定是大道，但也可以至簡(jiǎn)。

不可否認(rèn)，相對(duì)論很經(jīng)典，但也不至于多數(shù)人都看不懂。

經(jīng)典與看不懂并不掛鉤。

大家認(rèn)為相對(duì)論難懂的原因在于，搞不懂它的邏輯性。

事實(shí)上，相對(duì)論的邏輯很通俗，可以用通俗易懂的語(yǔ)言邏輯描述出來(lái)。

看完這篇文章，我們會(huì)徹底了解相對(duì)論的邏輯性，以及它的內(nèi)容。

什么是相對(duì)論?

簡(jiǎn)速

相對(duì)論是告訴你什么是時(shí)間和空間的理論。

愛(ài)因斯坦通過(guò)對(duì)時(shí)間和空間的本質(zhì)推理，提出了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。

推理來(lái)源于對(duì)兩個(gè)偶像：麥克斯韋、牛頓的方程式和定律的思考。

愛(ài)因斯坦推理出，時(shí)間和空間是相對(duì)的、相聯(lián)的、客觀不存在的、可變的。

即，時(shí)間和空間，在客觀上不存在：一個(gè)什么都沒(méi)有的虛空中，不會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的時(shí)間和空間在那存在和運(yùn)轉(zhuǎn)。

時(shí)間由物質(zhì)和能量構(gòu)成，愛(ài)因斯坦如是說(shuō)。當(dāng)人們觀察到物質(zhì)和能量的流動(dòng)和變化，才感覺(jué)到有時(shí)間和空間這樣的東西。本質(zhì)上沒(méi)有時(shí)間和空間。時(shí)間和空間相對(duì)于人們(觀察者)才存在。物質(zhì)、能量等于時(shí)間。

時(shí)間和空間是一體的，因?yàn)槟阍谝幻變?nèi)，奔跑的速度越快，所用的時(shí)間就越少，說(shuō)明時(shí)間和空間不可分割，所以時(shí)間和空間作為一個(gè)整體，叫時(shí)空，愛(ài)因斯坦說(shuō)。

當(dāng)然，每個(gè)人所感知到的時(shí)空都不同，你感知到的一天可能是13個(gè)小時(shí)，另一個(gè)人感知到的一天可能是25小時(shí)；你感覺(jué)這房間很寬，另一個(gè)人覺(jué)得有點(diǎn)窄。

另外，如果你奔跑的速度達(dá)到光速，你就可以比別人更年輕，因?yàn)槟阒挥煤芏痰臅r(shí)間就到達(dá)了未來(lái)：你用一分鐘的時(shí)間到達(dá)了一年后(因?yàn)槟阋怨馑俦寂?/span>)，別人則用了一年。一分鐘以后的你，依然和一分鐘以前的你一樣年輕，別人則比你老了一年。相當(dāng)于你通過(guò)光速奔跑，把時(shí)間膨脹了。

以上是愛(ài)因斯坦推出的時(shí)空理論———時(shí)間和空間是相對(duì)的、相聯(lián)的、客觀不存在的、可變的，叫相對(duì)論。

由此得出了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論，分別通過(guò)不同的條件，論證時(shí)空。

根據(jù)對(duì)時(shí)空本質(zhì)的論證，也得出了“時(shí)間膨脹”、“引力的本質(zhì)”、“速度與質(zhì)量的關(guān)系”等這些理論。

狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的區(qū)別在于，是否有引力參與(背景彎曲還是平直)。

狹義相對(duì)論?

深刻內(nèi)容在后面，字有點(diǎn)多，慢慢看。

狹義相對(duì)論，是討論沒(méi)有引力影響下的時(shí)空。

沒(méi)有引力，即是平直時(shí)空。彎曲意味著有引力。時(shí)空彎曲與引力的關(guān)系很簡(jiǎn)單。

愛(ài)因斯坦認(rèn)為，引力由物體的質(zhì)量和能量，壓彎時(shí)空后，其周?chē)奈矬w順著壓彎的時(shí)空運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)果。(為什么愛(ài)因斯坦這么認(rèn)為后面解釋)

引力不是一種力，是時(shí)空被壓彎后物體繞這個(gè)壓彎的時(shí)空行走，使小物體更靠近大物體的一種現(xiàn)象。

時(shí)空被壓彎以后，即有引力之后，物體可以在最短的時(shí)間和空間內(nèi)，到達(dá)目的的，即引力會(huì)膨脹時(shí)空：在一個(gè)彎曲的時(shí)空下，你到達(dá)一個(gè)地方所用的時(shí)間和空間會(huì)變小。

你以前從A到B，需要一年，但A、B之間的時(shí)空被彎曲后，你通過(guò)鏈接A、B兩頭，走最短路徑，現(xiàn)在只需要一分鐘的時(shí)間和100米的路程就可以抵達(dá)B。(曲率原理或空間彈跳)

時(shí)空彎曲就是引力現(xiàn)象，引力現(xiàn)象就是時(shí)空彎曲。

時(shí)空彎曲(引力)導(dǎo)致時(shí)空膨脹。膨脹的意思是，你把一分鐘的時(shí)間效率最大化，就是你一分鐘內(nèi)做了更多事，或者走了更多路，相當(dāng)于把一分鐘當(dāng)兩分鐘使。

狹義相對(duì)論所討論的時(shí)空，沒(méi)有以上引力(彎曲時(shí)空)的參與，而是討論平直時(shí)空下，時(shí)空的相對(duì)性、相聯(lián)性、客觀不存在性、可變性。

提出狹義時(shí)空中，時(shí)空相對(duì)存在、關(guān)聯(lián)、可變的前提條件是：

1.光速不變；2.慣性參考系(相當(dāng)于沒(méi)有引力)。(愛(ài)因斯坦根據(jù)兩個(gè)偶像：麥克斯韋、牛頓的方程式和定律提出)

狹義相對(duì)論，通過(guò)以上兩個(gè)條件，論證時(shí)空是相對(duì)存在的、關(guān)聯(lián)的、可變的。

我們來(lái)深入認(rèn)知這兩個(gè)前提條件，與相對(duì)時(shí)空的關(guān)聯(lián)性。

先說(shuō)什么是慣性參考系。

慣性，類(lèi)似于你靜止不動(dòng)的站著，或者你以均勻的速度跑著，這不受任何力的情況下。你一直在做同樣的事，就是慣性；你對(duì)于你所看的物體，就是參考系。

這里，你先思考一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)世界上，有沒(méi)有絕對(duì)靜止不動(dòng)的物體，或者絕對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)的物體?就是說(shuō)，有沒(méi)有絕對(duì)的慣性參考系?(除了光速。后面說(shuō)明)

沒(méi)有。靜止和勻速運(yùn)動(dòng)，是相對(duì)于一個(gè)特定條件的：以地球?yàn)閰⒖迹阏玖⒃诘厍蛏喜粍?dòng)，對(duì)于其它走路的人來(lái)說(shuō)，你是靜止的；但如果以銀河系為參考，即便你站立在地球上不動(dòng)，你也跟著地球在動(dòng)———所以，只有相對(duì)的慣性參考系，也叫做俠義相對(duì)性原理。

如果說(shuō)有絕對(duì)靜止或勻速運(yùn)動(dòng)，你證明證明它不受外力呢?所以沒(méi)有絕對(duì)的慣性參考系。

你已經(jīng)理解了什么是(相對(duì)的)慣性參考系。我們?cè)倭私庖幌?，慣性參考為什么相當(dāng)于沒(méi)有引力，而后說(shuō)說(shuō)什么是光速不變，最后連貫起來(lái)去理解愛(ài)因斯坦為什么通過(guò)這兩個(gè)條件推出相對(duì)時(shí)空論。

為什么慣性參考系相當(dāng)于沒(méi)有引力?因?yàn)橐?huì)膨脹時(shí)空。而當(dāng)你在運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)的速度越來(lái)越快，即加速度時(shí)，也會(huì)膨脹時(shí)空。

100米內(nèi)，你跑得越來(lái)越快，做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，你所用的時(shí)間會(huì)越來(lái)越少，你在空間中移動(dòng)的速度越來(lái)越快(縮短空間)，你可以用很短的時(shí)、空到達(dá)目的的———這跟時(shí)空彎曲，即引力帶來(lái)的時(shí)空膨脹一樣，等效。

所以慣性參考系，就相當(dāng)于沒(méi)有引力(沒(méi)有彎曲帶來(lái)的時(shí)空膨脹)，在平直時(shí)空下，討論時(shí)空。

這里你可能有一個(gè)問(wèn)題：加速時(shí)，時(shí)間變短，你可以理解，空間變短?這……其實(shí)也可以理解，后面有具體原因。

引力(彎曲時(shí)空)可以膨脹時(shí)空，非慣性參考系(加速度)也可以膨脹時(shí)空。所以慣性參考系，等同于沒(méi)有引力參與———時(shí)空平直———在慣性參考系下討論時(shí)空的可變性(膨脹)。

狹義相對(duì)論的狹義之處就在于，前提是慣性參考系。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)世界中，幾乎一切物體都是非慣性參考系(做加、減速運(yùn)動(dòng))，狹義相對(duì)論只能以慣性參考系來(lái)論證，就顯得有點(diǎn)狹隘，不太能有力證明相對(duì)時(shí)空論。

不過(guò)好在后面提出了廣義相對(duì)論———有引力參與或加速度下的，時(shí)空。

慣性參考系跟時(shí)空相對(duì)論有什么關(guān)系?

別急。再說(shuō)一下什么是光速不變。

你相信嗎？不管你躺著測(cè)量光速，還是飛著測(cè)量光速，光速都是大約30萬(wàn)千米/秒；不管是你看到光，還是狗看到光，都是30萬(wàn)千米/秒；你帶著手電筒發(fā)出的光，在高速運(yùn)動(dòng)的飛船內(nèi)走動(dòng)，地面上的人所測(cè)量到的光速，依然是30萬(wàn)千米/秒。而你的速度則是飛船的速度加上你在飛船上走動(dòng)的速度———你的速度會(huì)疊加，光速不會(huì)。

按牛頓速度疊加定律來(lái)說(shuō)，光如果在飛船運(yùn)動(dòng)，人們測(cè)量到的速度應(yīng)該是光速加飛船的速度，可是光很奇怪，光在火車(chē)、火箭、飛船、地面，不同光源，測(cè)量的都是約30萬(wàn)千米/秒。

(關(guān)于光的本質(zhì)下期揭秘)

無(wú)論在任何慣性參考系中觀察，光在真空中傳播的速度都是約30萬(wàn)千米/秒，這是愛(ài)因斯坦在俠義相對(duì)論中所做出的一個(gè)假設(shè)。

深入的理論來(lái)了。

愛(ài)因斯坦根據(jù)麥克斯韋(電磁)方程式得出一個(gè)結(jié)論，光速可能是不變的。既然如此，就大膽定義光速不變。

那么好，物質(zhì)會(huì)不會(huì)變?能量會(huì)不會(huì)變?每個(gè)人都知道，物質(zhì)和能量，每時(shí)每刻都在變，可是，光速不變。是不是意味著，光不通過(guò)物質(zhì)和能量傳播?如果光通過(guò)隨時(shí)變化的物質(zhì)和能量傳播，光速也會(huì)隨物質(zhì)和能量的變化而變化。但是，光速不變，意味著光的傳播脫離物質(zhì)和能量，而在真空或者靜止不動(dòng)的以太中傳播。

可是那會(huì)實(shí)驗(yàn)，沒(méi)找到以太，所以定義，光在真空中傳播，愛(ài)因斯坦推出。

竟然光速是不變的，在真空中傳播，那么光不就是靜止的，時(shí)間等于0。你會(huì)認(rèn)為矛盾，是吧?竟然光有速度，怎么可能是靜止的呢？

別急，我竟然說(shuō)了，就會(huì)讓你們理解。

我們先來(lái)看看什么是時(shí)間。愛(ài)因斯坦認(rèn)為什么是時(shí)間呢？(這對(duì)理解光速為什么沒(méi)有時(shí)間以及為什么靜止很重要)

物體是不是有變化速度?能量是不是有變化速度?物體、能量的變化速度有沒(méi)有最小值?有。如果沒(méi)有最小值，我們就看不到物質(zhì)、能量的變化。

假設(shè)，你是一個(gè)物質(zhì)，你從家到公司是一種變化。你從家到公司的速度，是你的變化速度。你家到公司，有10米，你的速度是1米/秒，也就是說(shuō)，你10秒到公司。

這時(shí)，你要走一秒(或一米)，是不是要先走一秒的一半；走一秒的一半，是不是要先走一半的一半……如果沒(méi)有最小的那個(gè)速度(時(shí)間)單位，你是不是會(huì)永遠(yuǎn)走一半的一半，從而永遠(yuǎn)也跨不出這一秒，然后到第2秒、第3秒、第4秒……第10秒到達(dá)公司?是的。

如果你的速度、時(shí)間、空間，沒(méi)有最小值，你永遠(yuǎn)也跨不出任何一步。

這個(gè)時(shí)間的最小值，叫普朗克時(shí)。普朗克時(shí)是靜止的此刻。空間也有最小值，和時(shí)間的最小值相同。

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你變化的過(guò)程中，也會(huì)伴隨著時(shí)間、空間的變化。你變化的速度就是時(shí)間、空間的變化速度。也就是說(shuō)，物質(zhì)、能量的變化速度，就是時(shí)空的變化速度本身，而物質(zhì)和能量就是時(shí)間。(所以從某種意義來(lái)說(shuō)，時(shí)間也是長(zhǎng)度單位)

所以愛(ài)因斯坦才說(shuō)，“時(shí)空由物質(zhì)和能量構(gòu)成”，物質(zhì)和能量的變化，就是時(shí)間和空間的變化。

當(dāng)宇宙中所有物質(zhì)、能量都靜止，無(wú)論在任何參考系下，宏觀或者微觀上，都沒(méi)有任何變化，也就沒(méi)有時(shí)間了。(因?yàn)槲镔|(zhì)、能量不再有過(guò)去的狀態(tài)和未來(lái)的狀態(tài))

好了，我們已經(jīng)知道，時(shí)空是物質(zhì)、能量的變化速度，而且有最小值。也意味著有最大值，否則無(wú)法到達(dá)公司，如果沒(méi)有最大值，你家和公司就無(wú)限遠(yuǎn)，需要無(wú)限時(shí)空、速度。

時(shí)空、速度的最小和最大值，就是普朗克時(shí)本身。你家到公司的距離，應(yīng)該按有多少個(gè)普朗克時(shí)來(lái)記。有多少個(gè)普朗克時(shí)就有多遠(yuǎn)，你就需要經(jīng)歷多少個(gè)普朗克時(shí)。而每個(gè)普朗克時(shí)之間的距離是相等的。(這與你跨的大小、速度無(wú)關(guān))

那么，時(shí)間和空間有沒(méi)有關(guān)聯(lián)?愛(ài)因斯坦認(rèn)為有，因?yàn)椋?分鐘內(nèi)，物質(zhì)、能量的變化速度越快，所移動(dòng)的空間越多，；100米內(nèi)，物質(zhì)、能量的變化速度越快，所用的時(shí)間越少。

那么，1000米內(nèi)，你飛的速度越快，你所用的時(shí)間就越小，當(dāng)你的速度達(dá)到一定極限(速度、時(shí)空為什么有極限已經(jīng)說(shuō)過(guò)了，不然邁不出第一步，也無(wú)法到達(dá))，比如光速，是不是時(shí)間就更小，小到忽略不計(jì)，或者說(shuō)可以不用時(shí)間。(因?yàn)楣馑俨粫?huì)變化，所以已經(jīng)是極限，最大速度時(shí)，時(shí)間是最小值)

所以為什么說(shuō)光速?zèng)]有時(shí)間，靜止，是這個(gè)原因。速度越快，用時(shí)越小；達(dá)到光速之后，只需要0秒，物質(zhì)會(huì)把空間壓縮，也就是說(shuō)，你在0秒內(nèi)，經(jīng)歷了整個(gè)空間。(相當(dāng)于你此時(shí)此刻，存在于所有空間。假如空間是人生，你會(huì)同時(shí)存在于過(guò)去與未來(lái)，就好像你靜止了，這也是為什么叫四維時(shí)空論的原因。)

(這也證明，一切都在此時(shí)此刻)

而光速不變，意味著光速是最大的速度，時(shí)間也就等于0。(光速靜止：比如光是一個(gè)人，這個(gè)人，沒(méi)有時(shí)間就代表空間上沒(méi)有移動(dòng)，如果移動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生時(shí)間，就會(huì)有速度，而速度不變，所以它一定靜止，同時(shí)，存在于過(guò)去和未來(lái))

竟然沒(méi)有時(shí)間，是不是意味著光在空間上靜止不動(dòng)———那些科學(xué)家找靜止的以太也是這個(gè)原因———光竟然靜止，又是電磁波，波應(yīng)該有傳播介質(zhì)，如此一來(lái)，這個(gè)介質(zhì)(以太)肯定也靜止。

你左看、右看、躺看、飛看，它都不變，是因?yàn)楣馑倬褪亲钚〉臅r(shí)空單位(普朗克時(shí))本身(也是最大)，即最小(最大)的物質(zhì)、能量變化速度本身。(光存在于每時(shí)每刻)

為什么速度(或時(shí)間)大到一定程度會(huì)靜止，小到一定程度也會(huì)靜止?即，為什么最大和最小的速度(或時(shí)間)就是靜止?

因?yàn)樗俣?或空間)由每一個(gè)最小的單位(普朗克時(shí))組成，而普朗克時(shí)之間的距離(或時(shí)長(zhǎng))相等，也就是說(shuō)時(shí)間和空間是均勻的，你必須一個(gè)普朗克時(shí)接一個(gè)普朗克時(shí)的走，所以無(wú)法超越普朗克時(shí)。

普朗克時(shí)就是光速，所以也無(wú)法超越光速。它們都是靜止的當(dāng)下，時(shí)間等于0。(這也是為什么說(shuō)你到達(dá)光速后時(shí)間會(huì)停止的原因)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，光速是蘋(píng)果，普朗克時(shí)也是蘋(píng)果，這么說(shuō)你能否理解?無(wú)數(shù)光子就是無(wú)數(shù)普朗克時(shí)。

所以你怎么移動(dòng)，都是在光速上移動(dòng)，無(wú)法超過(guò)光速，因?yàn)槟阋苿?dòng)速度的最小單位普朗克時(shí)1E－43秒（即10^-43s)就是光速，即：1E－43秒（即10^-43s)=30萬(wàn)千米/秒。

(普朗克時(shí)=光速。它們都是靜止)

也就是說(shuō)，你的每個(gè)當(dāng)下由光速組成(普朗克時(shí))，聽(tīng)起來(lái)很不可思議。所以你的速度無(wú)法小過(guò)光速，也無(wú)法大過(guò)光速。

聽(tīng)起來(lái)很扯對(duì)吧，尤其是無(wú)法小過(guò)光速。但這是你坐著看、飛著看，光速都不變的原因。你就理解為你無(wú)法靜止就可以了。你只能相對(duì)地球上的其他人靜止，在宇宙中無(wú)法靜止，而光速可以在任何參考系下都可以靜止，也就是不需要參考系。

(因?yàn)楣馑偈庆o止本身，如同普朗克時(shí))

因?yàn)槟愕乃俣取⑷松擅總€(gè)靜止的當(dāng)下組成，你的時(shí)間、速度、人生，是靜止的集合，因此你無(wú)法成為靜止本身，就無(wú)法穿越光速，也無(wú)法小于光速。就像桌子無(wú)法成為自己的桌腿。

靜止的普朗克時(shí)就是光速，最大，也最小。光速本身是最大的運(yùn)動(dòng)速度，也是最小的運(yùn)動(dòng)速度。靜時(shí)，你只能靜于普朗克時(shí)(光速)，動(dòng)時(shí)，也只能動(dòng)于普朗克時(shí)(光速)。

以上就是愛(ài)因斯坦認(rèn)知到的光速。

現(xiàn)在是時(shí)候結(jié)合“慣性參考系”了。來(lái)認(rèn)知愛(ài)因斯坦為什么說(shuō)光速不變、慣性參考系下，時(shí)間相對(duì)、關(guān)聯(lián)、可變；為什么你飛的速度越快，老的越慢、質(zhì)量越大、長(zhǎng)度縮小、時(shí)空膨脹……

事實(shí)上，看完上面的理論你已經(jīng)明白了，這里只是簡(jiǎn)單的做一個(gè)整理。

我們知道，慣性參考系是，所有物理法則都相同：你在飛船上，感受到5分鐘的時(shí)間，和別人在地球上的感受到5分鐘是一樣的，都是5分鐘。

那么時(shí)空怎么膨脹?就是在這五分鐘內(nèi)，你到達(dá)了一光年以外的地方。平常下，你需要走一光年。相當(dāng)于你把空間變短了，一光年的距離，用5分鐘走。時(shí)間和空間都變短。

把時(shí)空變短，等同于把物質(zhì)和能量變短，因?yàn)槲镔|(zhì)和能量處于時(shí)空(物質(zhì)和能量就是時(shí)空)，所以速度越大，質(zhì)量越大。

物質(zhì)和能量被短的意思是：你越接近于過(guò)去和未來(lái)。過(guò)去和未來(lái)同時(shí)存在時(shí)，物質(zhì)、能量已經(jīng)短到極限。如果人生是一個(gè)空間，越變短(或壓縮。壓縮=膨脹)，過(guò)去和未來(lái)越融為一體，越處于同一時(shí)刻，在同一時(shí)刻下質(zhì)量(可以理解為組成物質(zhì)的原子的數(shù)量)就越大。

故，飛船外的人看來(lái)，你的飛船的長(zhǎng)度縮短了，而事實(shí)上，飛船內(nèi)你并沒(méi)有感覺(jué)到，不過(guò)，你的飛船也不會(huì)真的變短。你的飛船在任何情況下，物理法則都一樣。

你越以接近光速飛行，你的時(shí)間就越短，你把空間壓縮得就越厲害，越只需要更少的時(shí)間走完這個(gè)空間(或人生)。當(dāng)你到達(dá)光速，你就只需要0秒，等于不用時(shí)間就把整個(gè)空間經(jīng)歷了。那么就意味著你在此刻當(dāng)下，存在于所有空間。

你老得更慢，因?yàn)槟阍谕粫r(shí)刻，更快到達(dá)了未來(lái)。你飛行速度接近光速，把人生壓縮，你可以在5分鐘內(nèi)到達(dá)一年后，一年后的人已經(jīng)老了，你則跟5分鐘前一樣年輕。當(dāng)然，1年前的人看來(lái)，你只離開(kāi)了5分鐘，因?yàn)閼T性參考系下，所有物理法則都相同。

以上就是愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論的論證思想。

主要證明“相對(duì)”。所以愛(ài)因斯坦說(shuō)，時(shí)空是幻相。

你已經(jīng)明白了，對(duì)吧。