广义相对论说“引力不是力”，而是一种时空弯曲

“亚里士多德”非常相信思维的力量，他认为统理宇宙的规律可以用纯粹的思维找到，他不觉得实验和观测有多大的必要性。

№：1哲学家负责思考，科学家负责观测和实验

“亚里士多德”有一个非常著名的观点，同时释放两个物体重的那个一定比轻的那个落得更快，之后的1900年里这个说法从未遭遇挑战，直到被“伽利略”否定。伽利略从比萨斜塔上同时抛下两个铁球的故事，可能只是一个传说，并没有实际发生，不过“伽利略”确实做了类似的斜坡实验，让不同质量的球从光滑的斜面落下，通过观测伽利略的结论是球体滚落的时间跟它的重量没有关系。

“伽利略”这个实验的价值不仅仅在于否定了“亚里士多德”的说法，他还开启了实验科学的大门，近代科学也被称为“实验科学”。每一条科学规律都必须得到实验的验证，而且要经得住反复验证，这种实验精神来自“伽利略”，这也是伽利略被称为“现代科学之父”的原因，也可以说是伽利略将哲学家和科学家的工作彻底区分开来。哲学家负责思考，科学家负责观测和实验。

后来发现在月亮上不存在空气阻力，一根羽毛和一个铅球以同样的速度下降，在伽利略的基础上，牛顿提出它的三大运动定律和万有引力定律一样，牛顿三大运动定律也是如此的优美、和谐、简单。

这里简单介绍下牛顿三大定律的第3条（牛顿第三定律）：

两个物体之间的作用力和反作用力总是在同一条直线上，大小相等，方向相反，牛顿运动定律带给牛顿极大的荣耀和成就，牛顿的运动定律所揭示的一个事实却让牛顿非常不满意，这个事实是物体间的运动状态都是相对的，所以宇宙中不存在一个绝对静止的状态，一个物体处在什么位置，处在哪个空间都是相对的，没有绝对位置，也没有绝对空间。

这一点在生活中不难理解，当一个物体以10千米每秒的速度相对于地面运动，对比跟它同一方向以8千米每秒运动的物体，则它的运动速度是2千米每秒，而如果与它自己相比，它的速度其实是0。

举例说明：

一个人在运动的火车里起跳，他跳一次落回原地，过一会儿再跳一次又落回原地，在他自己看来两次跳跃并没有空间上的区别，但对于火车外地面上的观测者来说，这两次起跳完全发生在不同的位置不同的空间。

然而发现这个观点可以被推广到整个宇宙，牛顿感到非常难以接受，他认为如果宇宙中没有一个绝对的静止状态，那么这个宇宙也太没秩序，太没意义了。

如果牛顿多活200年，知道20世纪初的科学发展状况，他的态度可能会从拒绝接受变成大为恼怒，因为这个时候科学家们不但不认可绝对空间，他们甚至认为时间也不是绝对的，也就是说两个人使用同样的钟为同一件事计时，任何误差都没有，但事情结束时两个人的钟却显示不一样的时间。

这怎么可能？

不但可能而且是必须的。

№：2没有绝对时间的观念

起源于人们对光的认识，起初有人发现光是有速度的，多年后两个美国科学家决定对光的速度进行测定，他们意识到可以利用地球围绕太阳的公转进行光速测定，因为不同季节不同时间地球的运动方向跟太阳光的方向是不同的，所以地球处于不同运动方向时，太阳光的速度应该有所不同。

1887年，这两个人得出了惊人的结论，这个结论之所以惊人，是因为跟他们的预想截然不同，这个结论是无论地球如何运动，太阳光的传播速度完全一致。

这怎么可能呢！

• 当地球向着太阳运动时，太阳光速应该快呀，因为还要加上地球运动的速度吗？
• 当地球背着太阳运动时，太阳光速应该慢啊，因为还要减去地球运动的速度吗？

所以这两个人的结论才惊人，这两人一个是物理学家“迈克尔逊”，另一个是化学家“莫雷”，这个实验被称为著名的“迈克尔逊·莫雷实验”，迈克尔逊还因此成为美国第1个获诺贝尔物理学奖的人。

这个结论对物理学界的震惊可想而知，因为它彻底否定了牛顿运动定律：

两个小朋友在跑道上跑，旁边开过一辆更快的汽车，那辆汽车的速度不管是跟地面比或是跟跑道上的小朋友比都是一样的。

不可能吗？

在速度慢的世界里确实不可能，但是在速度快的世界里，速度快到可以跟光速相比的时候，这事儿就可能了。

例证：

1905年，爱因斯坦用狭义相对论说明了这个可能性，狭义相对论包含以下两个基本原理相对性原理，

相对性原理：不管观察者处于什么运动状态，物理定律不变。

光速不变性原理：任何光线都以确定的速度c运动着，不管这道光线来自静止的还是运动的物体，狭义相对论认定光的速度是恒定的，两个不同运动速度的物体各发出一束光，在相同的时间里，两束光走过的距离不一样，但光的速度是一样的，而在第三者测量的相同的时间里，这两个物体所经历的真实时间也是不一样的。

时间变成了相对的，绝对时间也不存在了，这个结论不但会让牛顿大为恼怒，恐怕现在也还有很多人觉得难以接受，但是这种现象确实存在。

举例说明：

如果一个人乘飞机顺着地球自转的方向往东飞，它的速度等于飞机的速度，加上地球自转的速度，相比往西的飞机往东的速度更快，所经历的时间就比那个往西飞的更短，这个结果已经被精准的钟表测量所证明，也证明了狭义相对论的正确性，换一种形象通俗的说法，这叫“时钟变慢”。

运动使得时钟变慢，如果一个物体的运动速度足够快，快到可以跟光速对比，那么时钟变慢的效应就会非常明显，以至于出现儿子比老爸还老的现象。

№3:物体的质量也跟速度有关

狭义相对论还表明一个物体的质量也跟速度有关，速度变大质量也随着变大，当一个物体以10%光速运动，它的质量将会增加0.5%，当它的速度达到光速的90%，它的质量将变成原来的两倍，速度再往上离光速越近，这个物体的质量增加越快，它永远不可能达到光速，因为那时它的质量将变得无限大，这也是狭义相对论的另一个简单明了的结论，任何物体的速度都不可能超越光速，狭义相对论解决了光速不变的问题。

但爱因斯坦却发现了问题，太阳光传到地球需要8分钟，也就是说我们现在感受到的太阳光是8分钟之前的，如果太阳突然消失，8分钟后光才停止，可是如果太阳突然消失，太阳对地球的引力也会突然消失，不会等8分钟。

这就表明引力比光跑得快？

这个问题爱因斯坦从1908年开始琢磨一直到1915年，也就是他提出了广义相对论，广义相对论说“引力不是力”，而是一种时空弯曲，爱因斯坦提出广义相对论之后的几年里，科学界流行一个有趣的说法，世界上真正懂广义相对论的人包括爱因斯坦只有三个，当然这句话有开玩笑的性质。

一个人从英国出发直直的走到意大利，他走的线是一条直线吗？

不是，走的是一条弧线，因为地球是圆的。

一个物体放在那里一动不动，一个小时后它的位置变化了吗？

从三维的空间来看没有变化，但是如果把时间也算作一个变量，在增加了时间的这个四维空间里，它变了，质量的影响，可以带来空间时间的变化。

太阳的质量能够引发其周围空间时间的弯曲，这种弯曲在广义相对论之前被称为“引力”。

№4：结语

广义相对论认为，遇到质量大的物体时，光线是会弯曲的，比如一些恒星的真实位置可能跟我们观测到的不一样，因为它所发出的光线在经过太阳时被太阳给弯曲了，光线可以弯曲的结论，后来被科学观测证明了。

广义相对论还认为地球上的一个水塔，其顶部的钟和底部的钟走的不一样，底部的钟应该慢一些，这一点也被科学实验证明了。

从广义相对论出发还可以推断出宇宙必须有一个开端，而且可能有一个终结时间。有意思的是，广义相对论推断出宇宙的开端，宇宙的开端却否定了广义相对论。