《时间的形状：相对论史话》
相对论的调侃
某些伪哲学家最喜欢说的一句话，就是“伟大的爱因斯坦发现了这个世界的奥秘——世间万物都是相对的，没有什么是绝对的。”
当年相对论真的如爱因斯坦希望的那样叫作了“不变论”，我很想知道伪哲学家们是否又要说：“伟大的爱因斯坦发现了这个世界的奥秘——不管世界怎么变化，永恒的永远就是永恒的。”
科学=预言+证伪
只要举出一个反例就可以将它推翻，这便是“证伪”。
只有满足了“预言”和“证伪”这两个条件，我们才能为其冠以科学之名。反过来说，如果你提出的一个理论并且做出的预言是永远不可能被实验推翻的，那么就不能称之为科学理论。
“天下乌鸦一般黑”这个预言就是科学，因为只要抓到一只白乌鸦，这个预言就能被证伪；而“有一种屁放出来是香的”，即使收集了全天下人的屁也无法推翻这个理论，因此这个预言不能称之为科学
奥卡姆剃刀
“如无必要，勿增实体”，这就是“奥卡姆剃刀原理”
奥卡姆剃刀原理说的首先是这样一个道理：如果你发现了一个很奇怪的现象，要对它进行解释就不得不做很多假设，可能不同的解释需要不同的假设，而根据奥卡姆剃刀原理，那个需要假设最少的解释往往是最接近真相的解释。
奥卡姆剃刀原理还说明了另外一个道理：如果有某个条件是不能被我们感知和检测到的，那么和没有这个条件根本就是等价的
我们应当把所有一切不能被我们所感知和检测的条件都毫不留情地像剃刀刮肉一样从我们的理论中刮去，毫不犹豫。
佯谬
佯谬就是佯装是错误的，其实是正确的（咋一看肯定是不对的，但没想到却是真的）
伽利略的惯性定律思维实验
把一个小球放到一个U型管的一端，松手让小球自由滑落，那么这根U型管表面越光滑，小球在另一头就上升得越高。如果能发明一种完全没有阻力的材料，小球从U型管一头落下，应当滚到与起点相同的高度。如果U型管的另一端是平的，小球就永远不会停下来。
在一个完美光滑的表面运动的物体，会保持这个运动的“惯性”，除非有外力阻止这个惯性，伽利略称之为“惯性定律”。
伽利略相对性原理
在任何惯性系中，力学规律保持不变。
由于静止 or 匀速直线运动的物理意义是相同的，所以将这两个状态统称为“惯性系”
光的干涉
光是一种波，同一束光被分成两束以后会自己跟自己产生干涉，所谓的干涉就是波峰与波峰相遇，强度就会增加一倍使得光更加明亮，而如果波峰与波谷相遇，则刚好互相抵消，光就会变暗，明暗相间的条纹就是这么来的
狭义相对论
狭义相对论的一切内容，都是基于以下两个基本原理推导出来的
狭义相对性原理
在任何惯性系中，所有物理规律保持不变
“狭义”表示它只适用于惯性参考系；修正了伽利略相对性原理，从力学规律扩展到所有物理规律
光速不变原理
光在真空中的传播速度恒为 c
狭义相对论是对牛顿力学的一个修正，牛顿力学是相对论力学在速度远小于光速时候的一个特例。
假设你现在在一辆火车上，火车的速度是100米每秒，然后你以1米每秒的速度在火车里面往前走，这时候你想象一下如果地面上有个人，他测量你的速度的话，会是多少？
我相信你敢肯定的说是101米每秒。没错，确实是101米每秒，地面上观测到人的速度就是火车的速度+人在火车上行走的速度。
但是，当实验对象换成光的时候，这一切就变了。如果我在火车里打开一个手电筒，我在地面上的人测量这个光速，它居然不是c+100，而是依然还是c。也就是说，我在地面上测量的手电筒的光的速度竟然不是光速+火车的速度，我在火车上测量光速是c，到地面上测量它还是c。
因为光速是不变的，与速度相关的时间、长度、质量在速度接近光速的情况下就会受到影响。具体来说就是，若接近光速，时间会变慢（时间膨胀）；长度会缩短；质量会增加
广义相对论
18 世纪初，有很多学者已经触摸到了狭义相对论的边缘，狭义相对论在整个物理界已经呼之欲出，即使没有爱因斯坦，不超过5年，也一定会有别的“斯坦”发表狭义相对论。但广义相对论就不同了，它几乎是爱因斯坦一个人潜心修炼的成果，如果没有爱因斯坦，我们可能今天还在等待这个理论。广义相对论被评价为“这无疑是人类历史上最高的智力成就”
简单点说：广义相对论以一种新的理论，说明“引力”这东西是不存在的
广义相对论认为，有质量的物质，弯曲了时空，这种弯曲影响了其他物体的运行，造成了似乎是有引力的样子
广义在哪里
狭义相对论基于惯性系的，但现实世界根本找不到真正绝对的惯性系，真正的世界一定会碰上加速度这个怪物（即使你现在站着不动，地球也是在运动）。广义相对论是基于一切参考系（惯性系和非惯性系），这就是广义的意思
如果你在电梯里自由落体，那么你是感受不到重力的，就像在电梯里悬浮了一般。你从里面完全无法区分自己是悬浮在太空里（惯性系），还是在一个自由落体运动的电梯里（有地球引力的非惯性系），无法区分就是等价，即引力和加速度在物理上是等价的
这样我们就可以把一个有引力非惯性系成功的转化成了一个惯性系，这就意味着可以把引力场等效成一个特殊的惯性系，然后在惯性系里我就可以使用狭义相对论了。
广义相对论说的是：物质告诉时空怎么弯曲，时空告诉物质怎么运动
高山和山脚谁的时间更慢（即谁更年轻）
广义相对论的时空弯曲效应，在引力越强的地方，时空被弯曲得越厉害，也就是时间变得越慢。地面上的地球引力比在高山上的地球引力要大，所以地面上的时钟会比高山上的时钟走得慢一点。
地球是在自转的，因此离地面越高，自转的线速度就会越大，根据狭义相对论，速度越快，时间越慢，因此似乎高山上的时钟应该比地面上的慢；但是根据广义相对论，高山上的地球引力更小，所以高山上的时钟又应该比地面上的快。那么到底是狭义还是广义相对论的效应更显著一点呢？根据精确的计算，是广义相对论效应更加显著
顺着地球自转的方向飞时间会更慢
请你记住结论，以后从中国飞美国就会年轻一点（不考虑从北极走的那条航线），从美国飞中国就会老一点。
双胞胎
你乘着宇宙飞船飞离地球而去，只要你还在匀速飞行，你们兄弟两个都很欣慰，互相都知道对方跟自己相比是越来越年轻了，但是一旦你想返回地球，在返回掉头的那个时刻，时光开始飞逝，你的弟弟对你而言开始迅速地老去。
空间速度和时间速度
物体在空间中的运动速度会分走在时间中的运动速度，空间中运动得越快，在时间中就越慢。时间空间是一个密不可分的整体，任何物体都是在时空中做着相对运动，时间和空间是互相垂直的两个维度。
假设物体的运动速度完全从时间这个维度中转移到空间中，那么物体在空间中的运动速度就达到了最大速度c。以光速在空间中运动的事物，在时间中就停止运动了，所以，光是不会变老的
我们都是生活在低速世界中的生物，我们在空间的三个维度中能达到的速度和光速相比实在是小得可怜，这才会让我们产生时间和空间这两个完全不同的概念。如果我们想象宇宙中有一种日常生活的速度都是接近光速运动的智慧生命，那么在那些智慧生命的概念中，将不再区分时间和空间，在它们的感觉当中，时间和空间只不过是不同的方向而已