宇宙时空观和相对论简介（上）
本文仅介绍相对论背景，影响，科普解释相对论，尽可能通俗易懂，让没有任何理工科背景的知友也会觉得么么哒！
同时大概介绍一下，我们人类宇宙时空观是怎么一步一步艰难的走到今天 高能预警本文较长，列个提纲，有助读者直接略过不感兴趣的部分，选读想要了解的内容，另外本文不适已经了解相对论，而且想进一步彻底理解相对论的知友阅读！全文中括号内容为弹幕体，略过不影响阅读
提纲
宇宙时空观的历史发展 狭义相对论历史背景------电磁学的发展 狭义相对论主要内容 狭义相对论主要结论以及历史意义 作者寄语
1. 相对论分为狭义相对论和广义相对论，分别由爱因斯坦在1905年和1916年发表 参照历史事件：第一次世界大战1914年8月—1918年11月,所以说，在第一次世界大战中，我们必须要称赞德意志，它并没有严重阻碍本国科学家和国外科学家的学术交流， 即使是和交战国的科学家交流，
比较而言，纳粹德国在二战中的表现就太不尽人意
相对论的概念是非常复杂抽象的，即使到了现代，能真能理解相对论的人几乎都在学术界，但是依然不影响它已深入人心，并且彻底的改变了我们人类的宇宙观时空观
宇宙时空观的历史发展 德谟克利特（前460年-前370年）绝对时空观，是原子的最先提出者，他认为世界是由原子构成的，原子在真空中相互碰撞结合形成我们今天的宇宙 亚里士多德(前384～前322),绝对空间，相对时间（这是我们后来人总结的），并且他认为自然界不存在真空
欧几里得（前364年-前283年）的几何第五公理， “直线外有且只有一点与已知直线平行” ， 被认为是古希腊人时空观的数学体现 ，关于欧氏几何的五大定律还有很多有意思的事，我今后会在更新的希腊数学史中详细阐述
近代时空观是由伽利略和牛顿创立，他们复活了德谟克利特的绝对时空观，并且
给了数学定义，从此以后，宇宙就开始用数学来精确表达（定性分析过渡到定量分析），伽利略变换就是伽牛绝对时空观的数学表达：所有的力学定理在一切的惯性系普适（当时特指牛顿三大定律，万有引力）
爱因斯坦提出现代宇宙时空观------相对论（后文详细说明，这里不赘述） 实际上，自广义相对论发布以后，人类在天文学物理学方面就再也没有类似牛顿三大定律，相对论这样跨世纪的发现，目前仍然没有办法完全解释广义相对论和量子力学的矛盾（后面会介绍）
$$$$狭义相对论历史背景------电磁学的发展
狭义相对论虽然是宇宙时空观，它的产生背景却不是力学，而是电磁学 在1600年的时候，英国科学家吉尔伯特就开始量化研究磁场，
当然电磁学的标志性事件是1745年库伦发现库伦定律（哈哈，怎么读起来这么别扭！），伏特1800年发明电池，法拉第1831年发现电磁感应现象
在1860年的时候。麦克斯韦提出伟大的麦克斯韦方程，这是一个较复杂偏微分方程，大家就理解成力学中的牛三地位，方程证明了光是一种电磁波，同时麦克斯韦也预言了电磁场的存在
(在1891年特斯拉发明改进了现代意义的交流电发电机以前，像库伦，法拉第，麦克斯韦，他们可能根本就没办法想象，几百年以后的人类社会压根离不开电磁学，那么他们穷尽一生去研究当时看来（就像我们现在看引力波一样）没什么卵用的东西，到底有什么意义？其实很简单，就是为了解开未知客观世界的神秘面纱！)
电磁学成熟以后，电磁学理论出现了一个问题：电磁学理论不适用伽利略变化 在学术界引起轩然大波，物理学家和哲学家争议不断，讨论宇宙是否存在一个绝对的以太参考系（这是对亚里士多德观点的一个复活，认为宇宙中不存在真空，布满了以太，电磁波借助以太作为载体传播）
然而1887年时莫雷通过实验证明了“以太”不存在。
直到1904年洛伦兹提出洛伦兹变换
（我是坚决拥护霍金的观点，尽可能不出现数学公式）
这个公式在数学的角度上解决了麦克斯韦方程参照系变换的矛盾，但是洛伦兹并没有正确给出这个变换的物理意义
“DUANG ！！！DUANG！！！ DUANG！！！”
我的一号男神，男神中的男神，聪明到爆炸而且还留着爆炸头的男神，颜值极高的男神登上历史舞台
(看过小爱年轻时候照片的人，都不会怀疑他的颜值，颜值即使正义！！) 1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，完整且近乎完美的解释了电磁学中的矛盾，并且给出了新的时空观------也是就我们现在的时空观
（实际上我家小爱那年发布了5篇含金量超高的论文，涉及物理学方方面面。男神V5么么哒）
相对论是他发布《论动体的电动力学》后，学术界起的名字
《论动体的电动力学》在学术界的地位不亚于伽利略《两种新科学的对话》，牛顿《自然哲学的数学原理》，可以说是一个新时代的开启！
$$$$狭义相对论主要内容（没有理工科背景也能看懂）
第一：物理学定律在所有惯性参考系中适用
这是信仰，是爱因斯坦的信仰，也是整个物理学的信仰
第二：光速不变，任何惯性系中，真空中光速不变
洛伦兹变换就是光速不变这个物理现象的数学解释
光速不变是天文观测结果，主要是根据观察超新星爆炸得来，
同时，根据洛伦兹变化
（V代表速度。C代表光速）
为了直观解释光速是极限速度，勉为其难极其不愿意的上个公式
因为分母不能为0，所以物体运动速度不能等于光速。如果物体运动速度超过光速，分子就会变成虚数，而虚数没有任何实际的物理意义。
伽利略变换是洛伦兹变换的一个特殊情况（低速）
同时根据公式还可以得到高速运动物质的一些特点
时间变慢，距离变短，质量变大
对呀对呀，此处我萌萌哒，怪不然每次长跑的时候都觉得脚步重重哒，原来是因为运动有速度，所以质量变大了！以后也不敢坐飞机啦，做个飞机凭白无故长几斤肉。
好吧（一本正经脸）！这里高速是针对光速这个尺度的！所以地球上我们愚蠢的人类一切速度包括飞机，在光速面前，都在低速的范围内
另外根据狭义相对论得到本世纪最最最有影响力的一个公式
E=mc²
也是质能定理!完美阐述了质量与能量互相转化的关系！
根据这个公式大家可以理解，核反应为何能产生巨大的能量，任何一点小的质量丢失，乘以光速（299792458m/s）的平方后都是天文巨数。
所以容我再萌萌哒一下，减肥容易吗？我们女生减肥容易吗？减掉那点肉得消耗多少能量呀
（一本正经脸，被物理老师打肿了已经），把减掉的体重和我们人本身作为一个整体来看，并没有任何质量丢失，所以妹子们加油吧！减肥没有那么难！
既然PO 了这个公式，就顺带给大家科普光子的概念
光子是一种运动有质量，静止无质量的粒子，根据质能方程，如果运动的光子依旧没质量，光子也就不会携带能量（光子没能量，人类也就灭亡了，天了噜，运动的光子有质量是件多么重要的事）
$$$$狭义相对论主要结论以及历史意义
把时间和空间结合成同一个矢量，在这以前，空间和时间是分开并且相互没有联系的，即使是现代，大部分人也依旧这样朴素的理解时空！
在这个矢量中，物理学公式可以变成简单的数学形象（嗯，在我家小爱眼里，麦克斯韦方程也是简单的数学形象！）
由此得出自然界的定律是简单而又普适的(真的好简单奥！简单的我学了那么多年还是一团浆糊)
从而验证了巴门尼德的哲学思想“自然定律必然是简单的”
所以说呀，当科学家翻山越岭，终于攀登到山顶的时候，却发现哲学家早在山顶切好西瓜等着呢
因为狭义相对论是基于电磁学矛盾这个背景的，所以即使没有爱因斯坦，也会有其他人发现狭义相对论，这是物理学发展的必然规律（哼！我马克思唯物主义历史观学的好吧！），因此不认为狭义相对论是爱因斯坦的最伟大的成就（意思是这个成就很伟大，但不是最伟大）
那么我家男神小爱最伟大的成就是什么呢？
爱因斯坦最伟大的成就是广义相对论
$$$$作者寄语
洋洋洒洒的打了这么多字，本来想着只用一篇文章简单的讲述相对论，没想到一到纸上就发散的也没谁了，关于广义相对论，就卖个关子留到下次再讲！如果你喜欢我的风格欢迎关注。有什么意见和建议欢迎指出。
宇宙时空观和相对论简介（下）
本文仅介绍相对论背景，影响，科普解释相对论，尽可能通俗易懂，幽默风趣让没有任何理工科背景的知友也觉得么么哒！建议先完成《宇宙时空观和相对论（上）》的阅读
高能预警本文较长，列个提纲，有助读者直接略过不感兴趣的部分，选读想要了解的内容，另外本文不适已经了解相对论，而且想进一步彻底理解相对论的知友阅读！全文中括号内容为弹幕体，略过不影响阅读，另外本文有很多“毁三观”的内容奥
参照系，惯性系和非惯性系（也是对上篇一个小总结） 广义相对论的背景 广义相对论的内容简介 广义相对论的实验验证 广义相对论和量子力学无法协调 真的只有两个人能理解广义相对论 作者寄语
￥￥￥￥￥参照系，惯性系和非惯性系￥￥￥￥￥
这也是部分读者在阅读《宇宙时空观和相对论（上）》后，产生的疑问，而且我认为，解释清楚了有助于读者更深层次的理解，宇宙时空观的发展历程和相对论的跨时代意义
本来参照系，惯性系和非惯性系的定义不想赘述，因为不理解的人就算看了定义还是不理解，虽然加个定义对我来说没什么难的（我就是不喜欢复制粘贴，你打我呀！），但是考虑到体系的完整性还是勉为其难的复制粘贴一下吧（建议直接略过）
参照系：指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系 惯性系：牛顿第一定律成立的参照系叫做惯性系
非惯性系：能够对同一个被观测的对象施加作用力的观测参照框架和附加非线性的坐标系的统称
可以根据微积分理解成一个非惯性系是由无数个惯性系叠加而成
从这开始看
怎么样，没有理工科背景的读者是不是看起来懵懵的，不要怕，我给大家举例直观解释
举例前必须强调，在物理学中从某种角度来讲，直观和严谨是对立而又统一的（哼！辩证法我也会），所以为了直观就会造成不严谨！但是为了让更多人看懂，只好心碎的牺牲了“严谨度”。理科生可以跳过这段，尤其是处女座（宝宝没有歧视处女座，宝宝也是处女座）
因为运动是相对的，举个例子，如果说认为人是静止的，光的移动速度就是光速，这是惯性系，
如果认为光是静止的，那么人的移动速度岂不是光速了？（天了噜，原来”光速离开我的世界”是有科学依据的），这个就可以被认为是非惯性系
好吧，那么我们的时空观是怎么发展的呢，再进一步举例
如果认为地球是一个参照系，金星是一个参照系，参照标准都是太阳，即默认太阳是静止的，地球和金星就可以认为是两个独立的惯性系（虽然容易混淆，还是要碎碎念一下，童鞋们，如果把太阳认为是静止的，那么地球相对太阳是非惯性系，因为太阳要绕着银河系转的）
伽利略变换讲的是，地球的牛顿三大定律，万有引力到了金星也一样，（就是我在《宇宙时空观和相对论（上）》（后简称上篇）提到的，任何力学定律在其他惯性系一样适用）
但是电磁学发展，人们意识到，什么？电磁学不能用伽利略变换！这问题可大了，这就说明电磁波，光波等在地球上是一种存在形式，在金星上又是另外一种存在形式（天了噜，真这样的话，我们探测宇宙难度系数直接爆炸！你就算把探测器发到别的星球，因为我们根本就不知道别的星球电磁波的存在形式，所以也没法传回数据，）
科学界哲学界当时又多震动呀，你们自己想吧，就在大家吵的不可开交时 洛伦兹出现了！
“大家莫慌，贫道有一妙计！”这个妙计就是洛伦兹变换（上篇解释过），但是洛伦兹只做到了提供妙计，没能解释为何如此“巧妙”
于是乎，我家小爱男神笑呵呵的走上历史舞台
“你们这帮人弱爆啦，还是让老夫来给大家修复BUG打补丁！”这个补丁就是狭义相对论
根据狭义相对论，地球上的一切物理定律都适用于金星
好了可以都安心的散去了，我们愚蠢的地球人又可以愉快的探测宇宙了！
那么既然说运动是相对的，愚蠢的地球人就能确定每次选择的参照系都是惯性系嘛？
我就任性，我就要认为地球是静止的，金星相对地球运动，那么这样一来
金星的运行轨道不再是围绕着太阳的一个椭圆了，而是变成了奇奇怪怪的一个轨道，（别问我为什么要把简单的问题复杂化，本大小姐任性呀，不服你打我呀！） 在这个前提下（就是任性的认为地球是静止的前提下），地球上的物理定律到底在适用金星嘛?
根据广义相对论的解释，就算你这么任性的复杂化问题，地球上的物理定律同样还是适用于金星
以上内容算是对上篇的一个小总结了
￥￥￥￥￥广义相对论的背景￥￥￥￥￥
狭义相对论可以认为是历史的必然产物，但是广义相对论是爱因斯坦真正脱离“历史必然性”的发现（可以理解成没有爱因斯坦就没有广义相对论）
广义相对论的数学基础是非欧几何，欧式几何上篇已经介绍过了，是希腊人绝对时空观的一种数学表达
黎曼在1854年发展了黎曼几何，黎曼几何如果具体展开讲，别说文史类学生，就是工科类学生也会一头雾水，总体来说就是类似通过直线外一点没有直线与已知直线平行，两点之间曲线距离最短，三角形内角和不是180度了这些“毁三观”的认识，你也可以认为黎曼几何就是一种写个公式，所有希腊字母都不够用的几何（黎曼几何有风险，学习需谨慎，反正本宝宝仔细看过以后，就放弃数学了） 当然，黎曼几何最毁宝宝三观的是，我们普通人根深蒂固的欧式几何，其实只是黎曼几何的一个特例，就是告诉你，这个世界上哪有平行线，都是幻觉，三角形内角和180度也是特例！
如果不能理解黎曼几何，那么是根本没有办法理解广义相对论的，不过没关系，我们普通人不需要理解广义相对论（无耻的把没有办法理解的概念偷换成没有必要理解），只要大概了解广义相对论到底讲些什么就可以了
￥￥￥￥￥广义相对论的内容简介￥￥￥￥￥
广义相对性原理：在非惯性系中，所有物理定律仍然普适
(这是爱因斯坦的信仰，也是整个物理学的信仰，广义相对论是一个可以证明的信仰)
首先需要引入惯性质量和引力质量的概念，
通俗直观的：
惯性质量就是公式中F=ma中的"m“
引力质量则是万有引力公式中
的“m”
又要拿我们可爱的地球举例子了（本篇文章例子比较多，为了直观简单）
为什么地球要绕着太阳旋转呢，就是因为有引力质量，假如有上帝给地球一个力（就是踹一脚的话），那么地球也会产生加速，这个质量就是惯性质量了，这里惯性质量和引力质量是相等的
（为什么地球的惯性质量和引力质量要相等呢，有没有物体惯性质量和引力质量不相等呢？我们初中在学牛顿定律和万有引力的时候，有几个人想这个问题，爱因斯坦想了，所以他是爱因斯坦呀）
根据这两个概念可以得出来
非惯性系中的加速度和万有引力中的加速度是等效的
为了形象说明这个结论，我又要搬出地球了（地球有意见了，你写个科普文章，弄的我好累呀，各种绕着跑，你还是任性点，默认我静止吧！）
我们地球绕着太阳椭圆轨道运行的原因是万有引力，但是还可以从另一个方面去理解。因为太阳质量太大，所以它弯曲了周围的空间，我们愚蠢的人类看起来，地球是绕着太阳转，可是地球宝宝委屈呀，地球宝宝以为自己其实是在做匀速直线运动，但是它并不知道，它运动的空间已经被太阳扭曲
这是一个定量的结论，由上文反反复复提了又提的黎曼几何推导出来，我只告诉大家，我看到的推导过程是整整32页纸呀！整整32页！（反正本宝宝看了以后，就默默的觉得，以我的智商还是学学历史背背马克思哲学毛泽东语录吧！从此挚爱爱因斯坦一辈子！）
从而得到重要结论
物质使得时空弯曲（注意是时空，不单是空间，地球宝宝的例子只直观说明了弯曲空间）
任何物体仍然是沿着直线惯性运动，但是由于有质量的物质影响，其周围的时空已经发生了弯曲，我再举个例子，如果你坐在地球同步卫星上绕着地球匀速直线飞一圈，从月球上看，你是绕着地球飞的，但是坐在卫星上的人（真的是宝宝委屈可是宝宝不说）却认为他在做匀速直线运动，因为卫星上的人无法意识到，空间被地球的弯曲了
（所以说一定要减肥呀，别一天老说，嫌弃我胖我吃你家大米了吗？先抛开健康和颜值既是正义这两点，你质量大了你就扭曲我的时空了，当然只是玩笑话！千万不可以这么解读广义相对论奥，注意大质量！大质量！质量！）
爱因斯坦推导出了爱因斯坦场方程（下面我就给大家看看场方程长什么样子 ） 宝宝又是要吐槽，为了科普性，第一次编写的时候连方程都不想上，但是转念一想不能让读者看完我的广义相对论后，连场方程长什么样子都不知道吧，大家勉为其难的看下吧，什么？让我讲它的物理含义？那就等于让我写本书呀 放此公式的目的仅仅在于让大家知道这货长个嘛样子
量化描述了质量影响空间的曲率
这个方程由于是根据黎曼几何推导出来的，所以非常复杂（复杂系数10颗星，满分5颗），对于我们普通人。只要理解
万有引力定律是这个方程的一种特殊情况，或者说一个特殊解
又到了毁三观的时候！又到了毁三观的时候！又到了毁三观的时候！
我们初高中学万有引力定律的时候，是这样介绍的，万有引力是超距离的，只要存在一个物质，不管多远都会对你产生万有引力的作用，哪怕是“天边最美的彩虹”，因此就产生了这样一个矛盾，如果是超远超远超远距离，比如说我们宇宙大概诞生138亿年 但是这两个物质相距200亿光年，根据光速是极限速度，这两个物质之间到底有没有引力？引力可以超越光速传播嘛？
所以爱因斯坦又一次修补了这个BUG，万有引力不是超距离的，它也是光速传播，并且根据爱因斯坦方程，预测了引力波的存在
（因此牛顿相信上帝是很容易理解的，因为他发现的定律都是特解，如果按照这个特解来构造宇宙，构造出来的宇宙非常奇怪，所以他只能寄希望有个上帝来纠正这个偏差，这是时代的局限，并不是牛顿的局限）
具体更深入的就不展开讨论了。我觉得普通人了解这些已经够了（霍金在《时间简史》中关于广义相对论都没有介绍这么多）
￥￥￥￥￥广义相对论的实验验证￥￥￥￥￥
（是呀，这么抽象的一个数学概念模型，在科学界可不存在“虽然看不懂，但是很有道理的样子”这种现象，你说对就对呀？就因为你是爱因斯坦呀？爱因斯坦的理论也要实验验证）
以下物理发现都是爱因斯坦广义相对论的验证
水星轨道近日点
光线经过大质量物体后有弯曲
引力红移
引力时间延迟效应
引力波的发现
不具体展开讲，我大概在网上看了下，相关新闻很多，有兴趣的同学自己百度吧 重点要说下，广义相对论预言了黑洞
1916年史瓦西根据广义相对论理论计算，预测黑洞存在
说到史瓦西，宝宝又是一堆故事要讲，不爱听故事的可以跳过，1915年爆发第一次世界大战，史瓦西被送上前线。他是在炮火连天中完成计算并且预测出黑洞存在，可惜第二年就病死战场了！
真的是非常非常非常可惜，详细大家还可以读下伽罗华的故事
而且英年早逝的数学家伽罗华，甚至连后代都没有，这么优秀的基因说没就没了！所以呀妹子们，千万不要嫌弃科学家数学家们呆板无聊，给他们“生猴子”可比给国民老公“生猴子”重要多了，首富的基因万一没了，还有有别人成为首富，但是很多科学家的个人贡献对人类社会是独一无二的
爱因斯坦走上他的人生巅峰，现代物理学也到了一个新的时代
爱因斯坦后半生主要研究比广义相对论更伟大的理论统一场论
试图把电磁力和万有引力统一，可惜并没有获得成功
（我记得我上高中的时候，我们老师就说，库伦定律和万有引力定律很像，所以很有可能可以通过什么数学方法把他们统一到一起）
￥￥￥￥￥广义相对论和量子力学无法协调￥￥￥￥￥
就相当于我们生活中A人品也好，B人品也好，但是这两人遇到一起就火星撞地球了
具体怎么无法协调，因为还要牵扯量子力学的很多概念，我想了好几种解释方法，其中大多数我自己猛一看还要脑子转三圈，并且我身边的文科朋友，更是全部懵逼，为了科普本质（再一次为自己的懒惰找借口），就略过
所以我这里只给大家笼统说下
广义相对论和量子力学无法协调，可能是因为这两个学科目前为止并不完全成熟，也可能只是某个更普适的定理的特解，需要未来的科学家数学家努力啦 ￥￥￥￥￥真的只有两个人能理解广义相对论？￥￥￥￥￥
很多知友在辩论的时候，都喜欢用相对论刚问世也没人懂来佐证”XX理论现在不被主流科学认定，你不能说XX理论是错的，
首先抛开观点是对是错，逻辑推理是否严密，至少证据是没找对，通过上文，至少史瓦西是理解相对论的吧，为什么有人会会有这个偏差性认识呢，就离不开爱丁顿
这位就是发现恒星生命周围的天文大牛，同时也是第一个用实验证明广义相对论的大牛
爱丁顿的观测证实了爱因斯坦的理论，立即被全世界的媒体报道。当时有一个传说：有记者问爱丁顿说是否全世界只有三个人真正懂得相对论，爱丁顿回答“谁是第三个人？”
当然广义相对论室非常难以理解，但是这个世界上什么都缺，就是不缺开了挂一样的人！在学术圈，能玩好黎曼几何的人还是大有人在，近代学术圈也不存在 “虽然我看不懂，但是你讲的好像很有道理的样子，因为你是爱因斯坦，所以我认了”
这种情况
广义相对论当时虽然也受到很多质疑，但是总体来说还是立刻马上被主流学术圈接受，因此能理解广义相对论的人还是不在少数，爱丁顿在回答记者的时候，玩
笑的一句话（满满的节目效果呀），传来传去就变成了，没人能理解广义相对论了
￥￥￥￥￥作者寄语￥￥￥￥￥
宇宙时空观和相对论简介就告一段落。我下一章会讲古希腊数学,毕竟这个一个历史专栏
历史专栏的具体思路可以参考我的文章
《颜的历史专栏概序》
当然我会根据读者反映做适当调整
由于近期要做近视矫正手术，可能3个月左右无法更新，所以大家有什么特别想知道的尽可能留言，不要私信，因为我不太看私信
另外，不接受任何公众号盈利机构免费商业转载，我不是百度的搬运工，请你也不要做知乎的搬运工
宇宙时空观和相对论简介（上）
本文仅介绍相对论背景，影响，科普解释相对论，尽可能通俗易懂，让没有任何理工科背景的知友也会觉得么么哒！
同时大概介绍一下，我们人类宇宙时空观是怎么一步一步艰难的走到今天 高能预警本文较长，列个提纲，有助读者直接略过不感兴趣的部分，选读想要了解的内容，另外本文不适已经了解相对论，而且想进一步彻底理解相对论的知友阅读！全文中括号内容为弹幕体，略过不影响阅读
提纲
宇宙时空观的历史发展 狭义相对论历史背景------电磁学的发展 狭义相对论主要内容 狭义相对论主要结论以及历史意义 作者寄语
1. 相对论分为狭义相对论和广义相对论，分别由爱因斯坦在1905年和1916年发表 参照历史事件：第一次世界大战1914年8月—1918年11月,所以说，在第一次世界大战中，我们必须要称赞德意志，它并没有严重阻碍本国科学家和国外科学家的学术交流， 即使是和交战国的科学家交流，
比较而言，纳粹德国在二战中的表现就太不尽人意
相对论的概念是非常复杂抽象的，即使到了现代，能真能理解相对论的人几乎都在学术界，但是依然不影响它已深入人心，并且彻底的改变了我们人类的宇宙观时空观
宇宙时空观的历史发展 德谟克利特（前460年-前370年）绝对时空观，是原子的最先提出者，他认为世界是由原子构成的，原子在真空中相互碰撞结合形成我们今天的宇宙 亚里士多德(前384～前322),绝对空间，相对时间（这是我们后来人总结的），并且他认为自然界不存在真空
欧几里得（前364年-前283年）的几何第五公理， “直线外有且只有一点与已知直线平行” ， 被认为是古希腊人时空观的数学体现 ，关于欧氏几何的五大定律还有很多有意思的事，我今后会在更新的希腊数学史中详细阐述
近代时空观是由伽利略和牛顿创立，他们复活了德谟克利特的绝对时空观，并且
给了数学定义，从此以后，宇宙就开始用数学来精确表达（定性分析过渡到定量分析），伽利略变换就是伽牛绝对时空观的数学表达：所有的力学定理在一切的惯性系普适（当时特指牛顿三大定律，万有引力）
爱因斯坦提出现代宇宙时空观------相对论（后文详细说明，这里不赘述） 实际上，自广义相对论发布以后，人类在天文学物理学方面就再也没有类似牛顿三大定律，相对论这样跨世纪的发现，目前仍然没有办法完全解释广义相对论和量子力学的矛盾（后面会介绍）
$$$$狭义相对论历史背景------电磁学的发展
狭义相对论虽然是宇宙时空观，它的产生背景却不是力学，而是电磁学 在1600年的时候，英国科学家吉尔伯特就开始量化研究磁场，
当然电磁学的标志性事件是1745年库伦发现库伦定律（哈哈，怎么读起来这么别扭！），伏特1800年发明电池，法拉第1831年发现电磁感应现象
在1860年的时候。麦克斯韦提出伟大的麦克斯韦方程，这是一个较复杂偏微分方程，大家就理解成力学中的牛三地位，方程证明了光是一种电磁波，同时麦克斯韦也预言了电磁场的存在
(在1891年特斯拉发明改进了现代意义的交流电发电机以前，像库伦，法拉第，麦克斯韦，他们可能根本就没办法想象，几百年以后的人类社会压根离不开电磁学，那么他们穷尽一生去研究当时看来（就像我们现在看引力波一样）没什么卵用的东西，到底有什么意义？其实很简单，就是为了解开未知客观世界的神秘面纱！)
电磁学成熟以后，电磁学理论出现了一个问题：电磁学理论不适用伽利略变化 在学术界引起轩然大波，物理学家和哲学家争议不断，讨论宇宙是否存在一个绝对的以太参考系（这是对亚里士多德观点的一个复活，认为宇宙中不存在真空，布满了以太，电磁波借助以太作为载体传播）
然而1887年时莫雷通过实验证明了“以太”不存在。
直到1904年洛伦兹提出洛伦兹变换
（我是坚决拥护霍金的观点，尽可能不出现数学公式）
这个公式在数学的角度上解决了麦克斯韦方程参照系变换的矛盾，但是洛伦兹并没有正确给出这个变换的物理意义
“DUANG ！！！DUANG！！！ DUANG！！！”
我的一号男神，男神中的男神，聪明到爆炸而且还留着爆炸头的男神，颜值极高的男神登上历史舞台
(看过小爱年轻时候照片的人，都不会怀疑他的颜值，颜值即使正义！！) 1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，完整且近乎完美的解释了电磁学中的矛盾，并且给出了新的时空观------也是就我们现在的时空观
（实际上我家小爱那年发布了5篇含金量超高的论文，涉及物理学方方面面。男神V5么么哒）
相对论是他发布《论动体的电动力学》后，学术界起的名字
《论动体的电动力学》在学术界的地位不亚于伽利略《两种新科学的对话》，牛顿《自然哲学的数学原理》，可以说是一个新时代的开启！
$$$$狭义相对论主要内容（没有理工科背景也能看懂）
第一：物理学定律在所有惯性参考系中适用
这是信仰，是爱因斯坦的信仰，也是整个物理学的信仰
第二：光速不变，任何惯性系中，真空中光速不变
洛伦兹变换就是光速不变这个物理现象的数学解释
光速不变是天文观测结果，主要是根据观察超新星爆炸得来，
同时，根据洛伦兹变化
（V代表速度。C代表光速）
为了直观解释光速是极限速度，勉为其难极其不愿意的上个公式
因为分母不能为0，所以物体运动速度不能等于光速。如果物体运动速度超过光速，分子就会变成虚数，而虚数没有任何实际的物理意义。
伽利略变换是洛伦兹变换的一个特殊情况（低速）
同时根据公式还可以得到高速运动物质的一些特点
时间变慢，距离变短，质量变大
对呀对呀，此处我萌萌哒，怪不然每次长跑的时候都觉得脚步重重哒，原来是因为运动有速度，所以质量变大了！以后也不敢坐飞机啦，做个飞机凭白无故长几斤肉。
好吧（一本正经脸）！这里高速是针对光速这个尺度的！所以地球上我们愚蠢的人类一切速度包括飞机，在光速面前，都在低速的范围内
另外根据狭义相对论得到本世纪最最最有影响力的一个公式
E=mc²
也是质能定理!完美阐述了质量与能量互相转化的关系！
根据这个公式大家可以理解，核反应为何能产生巨大的能量，任何一点小的质量丢失，乘以光速（299792458m/s）的平方后都是天文巨数。
所以容我再萌萌哒一下，减肥容易吗？我们女生减肥容易吗？减掉那点肉得消耗多少能量呀
（一本正经脸，被物理老师打肿了已经），把减掉的体重和我们人本身作为一个整体来看，并没有任何质量丢失，所以妹子们加油吧！减肥没有那么难！
既然PO 了这个公式，就顺带给大家科普光子的概念
光子是一种运动有质量，静止无质量的粒子，根据质能方程，如果运动的光子依旧没质量，光子也就不会携带能量（光子没能量，人类也就灭亡了，天了噜，运动的光子有质量是件多么重要的事）
$$$$狭义相对论主要结论以及历史意义
把时间和空间结合成同一个矢量，在这以前，空间和时间是分开并且相互没有联系的，即使是现代，大部分人也依旧这样朴素的理解时空！
在这个矢量中，物理学公式可以变成简单的数学形象（嗯，在我家小爱眼里，麦克斯韦方程也是简单的数学形象！）
由此得出自然界的定律是简单而又普适的(真的好简单奥！简单的我学了那么多年还是一团浆糊)
从而验证了巴门尼德的哲学思想“自然定律必然是简单的”
所以说呀，当科学家翻山越岭，终于攀登到山顶的时候，却发现哲学家早在山顶切好西瓜等着呢
因为狭义相对论是基于电磁学矛盾这个背景的，所以即使没有爱因斯坦，也会有其他人发现狭义相对论，这是物理学发展的必然规律（哼！我马克思唯物主义历史观学的好吧！），因此不认为狭义相对论是爱因斯坦的最伟大的成就（意思是这个成就很伟大，但不是最伟大）
那么我家男神小爱最伟大的成就是什么呢？
爱因斯坦最伟大的成就是广义相对论
$$$$作者寄语
洋洋洒洒的打了这么多字，本来想着只用一篇文章简单的讲述相对论，没想到一到纸上就发散的也没谁了，关于广义相对论，就卖个关子留到下次再讲！如果你喜欢我的风格欢迎关注。有什么意见和建议欢迎指出。
宇宙时空观和相对论简介（下）
本文仅介绍相对论背景，影响，科普解释相对论，尽可能通俗易懂，幽默风趣让没有任何理工科背景的知友也觉得么么哒！建议先完成《宇宙时空观和相对论（上）》的阅读
高能预警本文较长，列个提纲，有助读者直接略过不感兴趣的部分，选读想要了解的内容，另外本文不适已经了解相对论，而且想进一步彻底理解相对论的知友阅读！全文中括号内容为弹幕体，略过不影响阅读，另外本文有很多“毁三观”的内容奥
参照系，惯性系和非惯性系（也是对上篇一个小总结） 广义相对论的背景 广义相对论的内容简介 广义相对论的实验验证 广义相对论和量子力学无法协调 真的只有两个人能理解广义相对论 作者寄语
￥￥￥￥￥参照系，惯性系和非惯性系￥￥￥￥￥
这也是部分读者在阅读《宇宙时空观和相对论（上）》后，产生的疑问，而且我认为，解释清楚了有助于读者更深层次的理解，宇宙时空观的发展历程和相对论的跨时代意义
本来参照系，惯性系和非惯性系的定义不想赘述，因为不理解的人就算看了定义还是不理解，虽然加个定义对我来说没什么难的（我就是不喜欢复制粘贴，你打我呀！），但是考虑到体系的完整性还是勉为其难的复制粘贴一下吧（建议直接略过）
参照系：指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系 惯性系：牛顿第一定律成立的参照系叫做惯性系
非惯性系：能够对同一个被观测的对象施加作用力的观测参照框架和附加非线性的坐标系的统称
可以根据微积分理解成一个非惯性系是由无数个惯性系叠加而成
从这开始看
怎么样，没有理工科背景的读者是不是看起来懵懵的，不要怕，我给大家举例直观解释
举例前必须强调，在物理学中从某种角度来讲，直观和严谨是对立而又统一的（哼！辩证法我也会），所以为了直观就会造成不严谨！但是为了让更多人看懂，只好心碎的牺牲了“严谨度”。理科生可以跳过这段，尤其是处女座（宝宝没有歧视处女座，宝宝也是处女座）
因为运动是相对的，举个例子，如果说认为人是静止的，光的移动速度就是光速，这是惯性系，
如果认为光是静止的，那么人的移动速度岂不是光速了？（天了噜，原来”光速离开我的世界”是有科学依据的），这个就可以被认为是非惯性系
好吧，那么我们的时空观是怎么发展的呢，再进一步举例
如果认为地球是一个参照系，金星是一个参照系，参照标准都是太阳，即默认太阳是静止的，地球和金星就可以认为是两个独立的惯性系（虽然容易混淆，还是要碎碎念一下，童鞋们，如果把太阳认为是静止的，那么地球相对太阳是非惯性系，因为太阳要绕着银河系转的）
伽利略变换讲的是，地球的牛顿三大定律，万有引力到了金星也一样，（就是我在《宇宙时空观和相对论（上）》（后简称上篇）提到的，任何力学定律在其他惯性系一样适用）
但是电磁学发展，人们意识到，什么？电磁学不能用伽利略变换！这问题可大了，这就说明电磁波，光波等在地球上是一种存在形式，在金星上又是另外一种存在形式（天了噜，真这样的话，我们探测宇宙难度系数直接爆炸！你就算把探测器发到别的星球，因为我们根本就不知道别的星球电磁波的存在形式，所以也没法传回数据，）
科学界哲学界当时又多震动呀，你们自己想吧，就在大家吵的不可开交时 洛伦兹出现了！
“大家莫慌，贫道有一妙计！”这个妙计就是洛伦兹变换（上篇解释过），但是洛伦兹只做到了提供妙计，没能解释为何如此“巧妙”
于是乎，我家小爱男神笑呵呵的走上历史舞台
“你们这帮人弱爆啦，还是让老夫来给大家修复BUG打补丁！”这个补丁就是狭义相对论
根据狭义相对论，地球上的一切物理定律都适用于金星
好了可以都安心的散去了，我们愚蠢的地球人又可以愉快的探测宇宙了！
那么既然说运动是相对的，愚蠢的地球人就能确定每次选择的参照系都是惯性系嘛？
我就任性，我就要认为地球是静止的，金星相对地球运动，那么这样一来
金星的运行轨道不再是围绕着太阳的一个椭圆了，而是变成了奇奇怪怪的一个轨道，（别问我为什么要把简单的问题复杂化，本大小姐任性呀，不服你打我呀！） 在这个前提下（就是任性的认为地球是静止的前提下），地球上的物理定律到底在适用金星嘛?
根据广义相对论的解释，就算你这么任性的复杂化问题，地球上的物理定律同样还是适用于金星
以上内容算是对上篇的一个小总结了
￥￥￥￥￥广义相对论的背景￥￥￥￥￥
狭义相对论可以认为是历史的必然产物，但是广义相对论是爱因斯坦真正脱离“历史必然性”的发现（可以理解成没有爱因斯坦就没有广义相对论）
广义相对论的数学基础是非欧几何，欧式几何上篇已经介绍过了，是希腊人绝对时空观的一种数学表达
黎曼在1854年发展了黎曼几何，黎曼几何如果具体展开讲，别说文史类学生，就是工科类学生也会一头雾水，总体来说就是类似通过直线外一点没有直线与已知直线平行，两点之间曲线距离最短，三角形内角和不是180度了这些“毁三观”的认识，你也可以认为黎曼几何就是一种写个公式，所有希腊字母都不够用的几何（黎曼几何有风险，学习需谨慎，反正本宝宝仔细看过以后，就放弃数学了） 当然，黎曼几何最毁宝宝三观的是，我们普通人根深蒂固的欧式几何，其实只是黎曼几何的一个特例，就是告诉你，这个世界上哪有平行线，都是幻觉，三角形内角和180度也是特例！
如果不能理解黎曼几何，那么是根本没有办法理解广义相对论的，不过没关系，我们普通人不需要理解广义相对论（无耻的把没有办法理解的概念偷换成没有必要理解），只要大概了解广义相对论到底讲些什么就可以了
￥￥￥￥￥广义相对论的内容简介￥￥￥￥￥
广义相对性原理：在非惯性系中，所有物理定律仍然普适
(这是爱因斯坦的信仰，也是整个物理学的信仰，广义相对论是一个可以证明的信仰)
首先需要引入惯性质量和引力质量的概念，
通俗直观的：
惯性质量就是公式中F=ma中的"m“
引力质量则是万有引力公式中
的“m”
又要拿我们可爱的地球举例子了（本篇文章例子比较多，为了直观简单）
为什么地球要绕着太阳旋转呢，就是因为有引力质量，假如有上帝给地球一个力（就是踹一脚的话），那么地球也会产生加速，这个质量就是惯性质量了，这里惯性质量和引力质量是相等的
（为什么地球的惯性质量和引力质量要相等呢，有没有物体惯性质量和引力质量不相等呢？我们初中在学牛顿定律和万有引力的时候，有几个人想这个问题，爱因斯坦想了，所以他是爱因斯坦呀）
根据这两个概念可以得出来
非惯性系中的加速度和万有引力中的加速度是等效的
为了形象说明这个结论，我又要搬出地球了（地球有意见了，你写个科普文章，弄的我好累呀，各种绕着跑，你还是任性点，默认我静止吧！）
我们地球绕着太阳椭圆轨道运行的原因是万有引力，但是还可以从另一个方面去理解。因为太阳质量太大，所以它弯曲了周围的空间，我们愚蠢的人类看起来，地球是绕着太阳转，可是地球宝宝委屈呀，地球宝宝以为自己其实是在做匀速直线运动，但是它并不知道，它运动的空间已经被太阳扭曲
这是一个定量的结论，由上文反反复复提了又提的黎曼几何推导出来，我只告诉大家，我看到的推导过程是整整32页纸呀！整整32页！（反正本宝宝看了以后，就默默的觉得，以我的智商还是学学历史背背马克思哲学毛泽东语录吧！从此挚爱爱因斯坦一辈子！）
从而得到重要结论
物质使得时空弯曲（注意是时空，不单是空间，地球宝宝的例子只直观说明了弯曲空间）
任何物体仍然是沿着直线惯性运动，但是由于有质量的物质影响，其周围的时空已经发生了弯曲，我再举个例子，如果你坐在地球同步卫星上绕着地球匀速直线飞一圈，从月球上看，你是绕着地球飞的，但是坐在卫星上的人（真的是宝宝委屈可是宝宝不说）却认为他在做匀速直线运动，因为卫星上的人无法意识到，空间被地球的弯曲了
（所以说一定要减肥呀，别一天老说，嫌弃我胖我吃你家大米了吗？先抛开健康和颜值既是正义这两点，你质量大了你就扭曲我的时空了，当然只是玩笑话！千万不可以这么解读广义相对论奥，注意大质量！大质量！质量！）
爱因斯坦推导出了爱因斯坦场方程（下面我就给大家看看场方程长什么样子 ） 宝宝又是要吐槽，为了科普性，第一次编写的时候连方程都不想上，但是转念一想不能让读者看完我的广义相对论后，连场方程长什么样子都不知道吧，大家勉为其难的看下吧，什么？让我讲它的物理含义？那就等于让我写本书呀 放此公式的目的仅仅在于让大家知道这货长个嘛样子
量化描述了质量影响空间的曲率
这个方程由于是根据黎曼几何推导出来的，所以非常复杂（复杂系数10颗星，满分5颗），对于我们普通人。只要理解
万有引力定律是这个方程的一种特殊情况，或者说一个特殊解
又到了毁三观的时候！又到了毁三观的时候！又到了毁三观的时候！
我们初高中学万有引力定律的时候，是这样介绍的，万有引力是超距离的，只要存在一个物质，不管多远都会对你产生万有引力的作用，哪怕是“天边最美的彩虹”，因此就产生了这样一个矛盾，如果是超远超远超远距离，比如说我们宇宙大概诞生138亿年 但是这两个物质相距200亿光年，根据光速是极限速度，这两个物质之间到底有没有引力？引力可以超越光速传播嘛？
所以爱因斯坦又一次修补了这个BUG，万有引力不是超距离的，它也是光速传播，并且根据爱因斯坦方程，预测了引力波的存在
（因此牛顿相信上帝是很容易理解的，因为他发现的定律都是特解，如果按照这个特解来构造宇宙，构造出来的宇宙非常奇怪，所以他只能寄希望有个上帝来纠正这个偏差，这是时代的局限，并不是牛顿的局限）
具体更深入的就不展开讨论了。我觉得普通人了解这些已经够了（霍金在《时间简史》中关于广义相对论都没有介绍这么多）
￥￥￥￥￥广义相对论的实验验证￥￥￥￥￥
（是呀，这么抽象的一个数学概念模型，在科学界可不存在“虽然看不懂，但是很有道理的样子”这种现象，你说对就对呀？就因为你是爱因斯坦呀？爱因斯坦的理论也要实验验证）
以下物理发现都是爱因斯坦广义相对论的验证
水星轨道近日点
光线经过大质量物体后有弯曲
引力红移
引力时间延迟效应
引力波的发现
不具体展开讲，我大概在网上看了下，相关新闻很多，有兴趣的同学自己百度吧 重点要说下，广义相对论预言了黑洞
1916年史瓦西根据广义相对论理论计算，预测黑洞存在
说到史瓦西，宝宝又是一堆故事要讲，不爱听故事的可以跳过，1915年爆发第一次世界大战，史瓦西被送上前线。他是在炮火连天中完成计算并且预测出黑洞存在，可惜第二年就病死战场了！
真的是非常非常非常可惜，详细大家还可以读下伽罗华的故事
而且英年早逝的数学家伽罗华，甚至连后代都没有，这么优秀的基因说没就没了！所以呀妹子们，千万不要嫌弃科学家数学家们呆板无聊，给他们“生猴子”可比给国民老公“生猴子”重要多了，首富的基因万一没了，还有有别人成为首富，但是很多科学家的个人贡献对人类社会是独一无二的
爱因斯坦走上他的人生巅峰，现代物理学也到了一个新的时代
爱因斯坦后半生主要研究比广义相对论更伟大的理论统一场论
试图把电磁力和万有引力统一，可惜并没有获得成功
（我记得我上高中的时候，我们老师就说，库伦定律和万有引力定律很像，所以很有可能可以通过什么数学方法把他们统一到一起）
￥￥￥￥￥广义相对论和量子力学无法协调￥￥￥￥￥
就相当于我们生活中A人品也好，B人品也好，但是这两人遇到一起就火星撞地球了
具体怎么无法协调，因为还要牵扯量子力学的很多概念，我想了好几种解释方法，其中大多数我自己猛一看还要脑子转三圈，并且我身边的文科朋友，更是全部懵逼，为了科普本质（再一次为自己的懒惰找借口），就略过
所以我这里只给大家笼统说下
广义相对论和量子力学无法协调，可能是因为这两个学科目前为止并不完全成熟，也可能只是某个更普适的定理的特解，需要未来的科学家数学家努力啦 ￥￥￥￥￥真的只有两个人能理解广义相对论？￥￥￥￥￥
很多知友在辩论的时候，都喜欢用相对论刚问世也没人懂来佐证”XX理论现在不被主流科学认定，你不能说XX理论是错的，
首先抛开观点是对是错，逻辑推理是否严密，至少证据是没找对，通过上文，至少史瓦西是理解相对论的吧，为什么有人会会有这个偏差性认识呢，就离不开爱丁顿
这位就是发现恒星生命周围的天文大牛，同时也是第一个用实验证明广义相对论的大牛
爱丁顿的观测证实了爱因斯坦的理论，立即被全世界的媒体报道。当时有一个传说：有记者问爱丁顿说是否全世界只有三个人真正懂得相对论，爱丁顿回答“谁是第三个人？”
当然广义相对论室非常难以理解，但是这个世界上什么都缺，就是不缺开了挂一样的人！在学术圈，能玩好黎曼几何的人还是大有人在，近代学术圈也不存在 “虽然我看不懂，但是你讲的好像很有道理的样子，因为你是爱因斯坦，所以我认了”
这种情况
广义相对论当时虽然也受到很多质疑，但是总体来说还是立刻马上被主流学术圈接受，因此能理解广义相对论的人还是不在少数，爱丁顿在回答记者的时候，玩
笑的一句话（满满的节目效果呀），传来传去就变成了，没人能理解广义相对论了
￥￥￥￥￥作者寄语￥￥￥￥￥
宇宙时空观和相对论简介就告一段落。我下一章会讲古希腊数学,毕竟这个一个历史专栏
历史专栏的具体思路可以参考我的文章
《颜的历史专栏概序》
当然我会根据读者反映做适当调整
由于近期要做近视矫正手术，可能3个月左右无法更新，所以大家有什么特别想知道的尽可能留言，不要私信，因为我不太看私信
另外，不接受任何公众号盈利机构免费商业转载，我不是百度的搬运工，请你也不要做知乎的搬运工