宇宙的伟大和人类智慧的极致:从引力波说相对论( 二 )

这个实验的结果让人大跌眼镜：看不到任何光速的差别!很长的时间内，物理学家们不知道怎么解释这个实验。
网络配图
直到1905年，爱因斯坦经过深入思考，认定物理定律，包括麦克斯韦方程，在所有的参照系中都是一样的。宇宙中没有绝对静止，一切速度都是相对的。由此推导出很多你可能已经听到过的违反人类常识的结论，比如：
光速是绝对的，无论你自己飞得多快，你测到的光速都是一样的;光速是不可超越的，任何物质能量信息的运动速度都不可能超过光速;长度和时间都是相对的，不同的参照系中对同一个物理长度、同一个物理过程的时间的测量结果会有差别;质量也是相对的，速度越快质量越大;还有下面这个著名的能量质量对应公式：狭义相对论是让人类脑洞大开的伟大理论，今天已经被无数实验证实了。
牛顿的万有引力定律跟库伦定律很像。依据同样的原则：引力相互作用，也应该是通过引力场，以不超过光的速度传播的。万有引力定律不可能是准确的、完整的引力规律。然而，引力远比电磁力复杂。爱因斯坦从1907到1915 ，用了整整八年时间，才完成了广义相对论。
有了狭义相对论，引力和电力变得非常不同。引力是和质量成正比的，一旦动起来，狭义相对论告诉我们物体的质量会变大，电荷则是不变的。并且，狭义相对论告诉我们能量和质量是成正比的。引力场本身有能量，也就有质量，也能产生引力。这和不带电荷的电磁场完全不同。引力场方程注定是一个非线性方程。
爱因斯坦开始意识到引力也是一个相对的东西，终于参透了引力的奥秘。
宇宙飞船中的宇航员是感受不到地球引力的，在飞船上做任何实验，也测不出地球的引力有多大。需要地球上的人告诉宇航员，你在一个非惯性的，自由落体的参照系里，你失重了，宇航员才知道地球引力的存在。
网络配图
引力场在局部是相对的，对于任何一个点，都存在一个时空参照系，比如宇宙飞船中的自由落体参照系，使得这个点附近看不到任何引力场的效应。但它整体是客观存在的，飞船会围着地球转，宇航员不断地观测周围的星象，就会知道地球在拽着它。
就像古人以为自己生活的大地是平的，直到绕地球航海一圈回到出发点，才知道地球的表面是弯曲的。爱因斯坦于是想到，是不是引力让时空变得弯曲了?
如果说狭义相对论让人类脑洞大开，广义相对论简直超越人类想象力。人类生活在一个三维空间里，对这个空间里的弯曲的曲线和曲面有着直观的认识，我们能从外面看见它们的弯曲。但如果说我们生活在其中的三维空间，四维时空是弯曲的，该怎么理解，怎么想象呢?
爱因斯坦的广义相对论，得益于数学家已经建立好了一套工具体系——黎曼几何。黎曼已经研究了上面的问题，他的工作很了不起，数学从研究现实世界中抽象出来的数字和形状，到开始研究现实世界不存在但逻辑自洽的东西，最终又发现现实世界竟然真是这个样子，这太美妙了。