三联中读的朋友们，大家好，我是知名科普作家汪诘。

今天是第一讲，在我的节目中，你会听到很多天马行空般的小故事。牛顿带着Tom＆Jerry来到一个大水桶里面观看神奇的水面凹陷；爱因斯坦化身大警长先是调查了一起环球快车谋杀案，然后又要奔赴云霄电梯处理可怕的超级炸弹，最后又在太空中建造了一个超级大圆盘以展示他那神奇的时空观。

虽然这一切听上去都不像是正儿八经的科学知识，但我可以很负责任地告诉你，这些故事里蕴藏着我们这个世界中你所不知道的惊人秘密，都是些很靠谱的科学真相。

很多科学真相用“不可思议”来形容是一点都不过分的，你平常之所以感受不到物理学的神奇，那是因为没有人告诉你普通物理现象背后隐藏的秘密。

现在的高中生都会在实验室里面做一个观察光的双缝干涉图像的实验，这是一个普通得不能再普通的高中光学实验，可是却从来没有人告诉我们这个实验背后隐藏着一个惊天大秘密，这个秘密足以撼动以爱因斯坦为代表的一代科学家们苦苦建立起来的物理学信仰。

光的双缝干涉实验

一个简单的光学实验，如果你了解它藏在最深处的本质，你会惊讶地发现，这个世界不再是我们头脑中原来的那个世界了，我们脑袋中很多朴素的哲学观念，例如物质决定意识，原因决定结果等等都将受到空前强烈的冲击。而且，我确确实实是在讲科学，不是在讲神学或者宣扬神秘主义。

我们这个节目大致分为上下两部分，在上半部我将和大家一起回顾物理学走过的400多年坎坷历史，这段历史中的悬念，其精彩程度不亚于任何一段战争史，因为物理学的发展本身就是一部精彩的好莱坞悬疑大片。

在伽利略、牛顿等巨星纷纷谢幕之后，我们的超级巨星爱因斯坦闪亮登场，而他成为我们的主角的时候不过26岁，他就像是一个横空出世的大侠，无门无派，但是一出手就让天下震惊，他的绝招就是“相对论”。

1927年，第五届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开，科学家们的合影

然后在下半部分中，我将帮你细致地剖析时空的真相，带你领略神奇的四维时空奇景。我们先一起去了解整个宇宙时间光锥的终极图景，然后再回到原子的深处见识一下不可思议的微观世界，最后我们还要看一看当下物理学的最新进展——万物理论。

你只要随便记住其中的一两段，就能让你在平时和朋友们的吃饭聊天中大放异彩，只是我要提醒你，当心别聊得兴起忘了吃菜，不要发生总是发生在我身上的悲剧：话讲完了，菜也被别人吃光了。

我相信，听完我的这个节目，或许你会对这个世界的看法大大改观。潮起潮落，斗转星移，这些平常司空见惯的大自然现象，突然会在你眼里产生完全不一样的意义。

当你晚上抬头仰望星空，看着夜空中的皓月星辰，宇宙在你眼里将会换成另一番景象，过去的宇宙一去不复返了，一个崭新的宇宙观将在你的头脑中建立起来。

自小到大，你可能一直会有这样的疑问：时间到底是什么东西？我们能跨越未来吗？我们能回到过去吗？光到底是什么东西？宇宙到底长什么样？有大小吗？有生死吗？我们能像星际迷航一样穿梭在银河系吗？这个世界的物质到底是由什么构成的？物质可以无限分割吗？……

这些令人不可思议的问题，科学家到底是如何找到答案的？听完我的这个节目，或许你将对以上这些问题不再感到疑惑，说不定你还可以很自信地给你的亲朋好友解答他们心中同样的疑惑。

所有这一切，都要从爱因斯坦发现的相对论开始讲起，这的的确确是一个伟大的理论，这是上个世纪人类对这个宇宙秘密最深刻的一次发现。你可能还是感到茫然地在看着我：“我听说过相对论，可是它跟我们的日常生活有关系吗？”

当然是有关系的，比如，GPS导航系统现在已经是一个常用的小电器了，我估计很多读者都有一个车载的，或者手机里面就有一个。不过你知道吗，如果没有相对论，那么这玩意儿可就会出大问题。

因为根据相对论，卫星上面的时钟会比地面上的时钟走得快，每天大约快38微秒，这个时钟的快慢并不是因为计时器精度不够造成的，而是因为卫星上的时间真的变快了。

你设想一下，如果人类没有掌握相对论的知识，那么就不会知道发射到天上的卫星哪怕用再精确的计时工具计时，也不可能消除这个误差。

你千万不要小看这似乎微不足道的38微秒，如果换算成秒的话，就是0.000038秒，如果不校正的话，那么GPS导航系统每天积累的误差将超过10公里。当然这个误差是垂直方向上的，不是水平方向上的。

如果美军用这个来导航导弹的话，那麻烦可就大了。因此在GPS卫星发射前，要先把它的时钟走动频率调慢100亿分之4.465，把10.23兆赫调为10.22999999543兆赫，这些数字全靠相对论才能那么精确地计算出来。

听到这里，你的心里或许会惊呼一声，“太神奇！相对论原来就是这个啊。”不，这并不代表相对论，卫星上的时间变快只不过是相对论无数推论中的一个，我们通过相对论可以精确地计算出卫星上的时钟和地面上的时钟的误差到底是多少。

但是相对论还有很多很多的推论，小到推测水星的运行轨道、在发生日全食时星星的位置，大到可以推演太阳的过去与未来，甚至宇宙的过去与未来。你可能又会再次惊呼“神奇！”，“不过你越说越玄乎了，我还是有点不信，你先别说得那么远，你前面说啥来着？时间本身变慢了？这个太让我难以理解了。”

“在我眼里时间本身是均匀流逝的，我们感受的所谓快慢无非是我们自己的感觉在变化，即便是你的表和我的表走时不准那也不是时间本身不准，而是我们的手表精度不够造成的。中午12点整开饭对任何人来说都是12点整开饭，这是一个客观事实摆在那里，不会因为我用的是一块真的劳力士还是一块山寨劳力士而改变。”

坦诚地说，我非常理解你的这种想法，并且，我还要恭喜你，你的这个思想和伟大的牛顿是一模一样的。但非常遗憾，这个想法错了，真的错了。

相对论是研究时间、空间、运动这三者关系的理论体系的总称，它是这100多年来人类最伟大的两个理论之一（还有一个是量子理论，那又将是一个长长的激动人心的故事），诺贝尔物理学奖是不足以来评价相对论的伟大的。

如果上帝真的存在的话，上帝过去总是说：“人类一思考，上帝就发笑。”人类有了相对论之后，上帝改口了：“人类一思考，上帝就发慌。”

但是我们对相对论的误解实在是太多了。大多数人都觉得相对论很神秘、很深奥，是大科学家才能理解的东西。这种误解来源于一个广为流传的关于相对论有多难懂的故事，说的是一个记者问天文学家爱丁顿：“听说全世界总共只有三个人能懂爱因斯坦的相对论，您是其中之一，是不是这样？”

爱丁顿一时沉默了，正当记者以为爱丁顿要反驳的时候，没想到爱丁顿说：“我正在想另外两个人是谁。”我估计当时这个记者就震惊了。不管这个故事是真是假，总之给我们的一个印象就是相对论很难懂。

但是大家千万不要忘了，这个故事发生在100多年前的1906年，那时候相对论刚刚被爱因斯坦用严谨的数学语言描述出来，对那个时代的人来说确实是很难理解的。不要说相对论了，你想象一下如果你回到乾隆年间，对大知识分子纪晓岚说随便找一个三角形的东西，把三只角割下来拼在一起，不多不少，总是恰好能拼出直直的一条边。

把三角形的石桌的三个角割下来拼在一起，必定可以得到一条直边

我猜铁齿铜牙的纪晓岚一开始肯定不相信，真的去找了一些三角形的物件来，一验证，发现完全正确，所以即便是我们的大知识分子，纪晓岚也会表示这个现象很神奇。但要是在现代，随便找一个初中生就能给你证明三角形的内角和是180度，他会告诉你这是一个很简单的几何常识。

同样，相对论的一些基本原理和概念对我们现代人来说，也一点都不高深，不神秘，很好懂，关键在于你是不是愿意听我娓娓道来。

我可以向你保证，只要你有高中学历，就可以听懂我们这个节目，认识到爱因斯坦的相对论足以让上帝对渺小的人类产生敬畏；作为人类的一分子，我以此感到深深的自豪。

今天就讲到这里，我们下期接着讲。

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