高手相對論: 精英日課人氣作家, 帶你理解天才的思考, 改變你看待世界萬物的方法 | 誠品線上

高手相對論: 精英日課人氣作家, 帶你理解天才的思考, 改變你看待世界萬物的方法

作者 萬維鋼
出版社 遠流出版事業股份有限公司
商品描述 高手相對論: 精英日課人氣作家, 帶你理解天才的思考, 改變你看待世界萬物的方法:高手推薦冬陽|中央廣播電臺「名偵探科普男」節目主持人江瑛貴|清華大學天文研究所教授高

內容簡介

內容簡介 「相對論」會對你的世界觀產生重大影響! 「作為一個現代人,如果不理解愛因斯坦的相對論,就錯過了這個世界最精彩的東西。」 ──萬維鋼 面對面說話,你聽到與看到的,只是我的過去? 如果愛因斯坦是對的,牛頓的運動定律全盤皆錯嗎? 人類的壽命這麼短,為什麼能研究星星的一生? 「精英日課」重磅講者、物理學家、暢銷作家萬維鋼, 帶你重新認識近代物理學的革命性理論。 以人文為出發點,一窺愛因斯坦的腦袋,探究「相對論」的歷史、概念與啟發! 相對論對絕大多數人來說是個神祕的理論,時間為什麼會「膨脹」?空間為什麼「縮短」了?真的有「乙太」這種介質嗎?掉入「黑洞」又是怎麼一回事?這些怪異而有趣的概念經常被化用於電影、小說當中,而回到現實,相對論不僅是一門和宇宙接軌的知識理論,對於「探索未知」更有著思想上的啟發。 打破一般人對於相對論的迷思,萬維鋼直言:「相對論是簡單的,這是一個乾淨俐落的漂亮理論。」更結合物理背景與說書專長,逐一講解「時間膨脹」、「空間縮短」、「現在是個幻覺」、「質量等於能量」等13個重要概念。他將難懂的原理化為一般人能夠感知、增進理解、豐富想像的資訊,也讓我們明白──簡單不等於容易,簡單的東西可以非常深刻。 精彩觀點 ●「現在」,其實是一個幻覺。你影響不了現在,也不被現在影響? ●地球為什麼繞著太陽轉?廣義相對論認為,地球根本不知道太陽在哪裡? ●廣義相對論像是一頭美麗的鯨魚,你可以欣賞它的美,未必要知道每一處的尺寸! ●既然愛因斯坦洞見「質量就是能量」,人類就永遠都不用擔心能源短缺? ●掉入黑洞會是什麼樣的體驗?當你跌入的那一瞬間,是我的永恆? 在這本書中,萬維鋼不僅介紹愛因斯坦一生中的重要成就,更帶我們進入天才的腦袋,領略這一門近代物理學的革命性理論。它既是科學邏輯,也具備人文思索,在講求跨領域思考的時代,絕對值得高手細細品讀。

各界推薦

各界推薦 高手推薦 冬陽|中央廣播電臺「名偵探科普男」節目主持人 江瑛貴|清華大學天文研究所教授 高君陶|薇閣高中物理教師 陳正昇|臺中女中物理教師 愛瑞克|《內在原力》作者 楊斯棓|《人生路引》作者 楊毅|成功大學物理系副教授 賴以威|臺灣師範大學電機系副教授 冀劍制|華梵大學哲學系教授 簡麗賢|北一女中物理教師 萬維鋼將相對論視為一種代表人類智慧持續進步的重要思想、理解萬物運作的嶄新視角,那遠比選擇哪個科系、決定哪項投資、追求哪種生活更要緊,也更獲益無窮。--冬陽/中央廣播電臺「名偵探科普男」節目主持人 《高手相對論》以輕鬆的語調、流暢的文筆,用近乎寫小說的方式,為大家介紹著名的相對論,實屬難能可貴。--江瑛貴/清華大學天文研究所教授 不僅能從《高手相對論》初窺相對論,也能得到更多的啟發與對物理的興趣。--高君陶/薇閣高中物理教師 有沒有可能盡量不用到數學公式,但還是把相對論最核心的思想說得一清二楚?……我建議你馬上打開本書,請再給自己的好奇心一次機會。--陳正昇/臺中女中物理教師 《高手相對論》就像是一本從源頭開始談起的書……幫助我們不僅是搞懂相對論,還能欣賞相對論,甚至在日常生活當中去感受相對論。--愛瑞克/《內在原力》作者 身在這個知識爆炸的世代,卻不了解過去一百年來最偉大與最漂亮的科學發展,豈不太可惜了?--楊毅/成功大學物理系副教授 萬維鋼先生深諳「曲高未必和寡,深入何妨淺出」之道,引導讀者循序漸進閱讀相對論的內涵,值得推薦。--簡麗賢/北一女中物理教師

作者介紹

作者介紹 萬維鋼 「得到」App訂閱專欄「萬維鋼.精英日課」主講者、暢銷作家。善以說故事的方式,將複雜深奧的思想轉化為新奇有趣、易於理解的知識與觀點。 一九九九年畢業於中國科技大學,二○○五年獲得美國科羅拉多大學物理學博士,曾長期從事核融合電漿物理研究。自詡以理工思維理解世界,主張用科學精神鑽研社會現象,擅長讓高深道理落地,最愛激發讀者思考。著有暢銷書《高手思維》、《高手學習》、《高手賽局》、《萬萬沒想到》、《智識分子》等。

產品目錄

產品目錄 總序 寫給天下通才 第一章 一個簡單的信念 第二章 英雄與危機 第三章 光速啊,光速 第四章 刺激一九○五 第五章 穿越到未來 第六章 「現在」,是個幻覺 第七章 質量就是能量 第八章 不可思議的巧合 第九章 大尺度的美 第十章 愛因斯坦不可能這麼幸運 第十一章 黑洞邊上的詩意 第十二章 愛因斯坦的願望 第十三章 相對中的絕對 番外篇 詳解孿生子悖論

商品規格

書名 / 高手相對論: 精英日課人氣作家, 帶你理解天才的思考, 改變你看待世界萬物的方法
作者 / 萬維鋼
簡介 / 高手相對論: 精英日課人氣作家, 帶你理解天才的思考, 改變你看待世界萬物的方法:高手推薦冬陽|中央廣播電臺「名偵探科普男」節目主持人江瑛貴|清華大學天文研究所教授高
出版社 / 遠流出版事業股份有限公司
ISBN13 / 9789573293965
ISBN10 / 957329396X
EAN / 9789573293965
誠品26碼 / 2682122258002
尺寸 / 21X14.8X2CM
開數 / 25K
級別 /
語言 / 中文 繁體
裝訂 / 平裝
頁數 / 256

最佳賣點

最佳賣點 : 「相對論」會對你的世界觀產生重大影響!
作為一個現代人,如果不理解愛因斯坦的相對論,就錯過了這個世界最精彩的東西。
相對論是簡單的,這是一個乾淨俐落的漂亮理論。
但簡單不等於容易,簡單的東西可以非常深刻。

試閱文字

自序 : 總序 寫給天下通才
  感謝你拿起這本書,我希望你是個「通才」。我對你有個特別大的設想。
  我設想,如果你不滿足於僅僅靠某一項專業技能謀生,不想做個「工具人」;如果你想做一個能掌控自己命運、自由的人,一個博弈者,一個決策者;如果你想要對世界負點責任,要做一個給自己和別人拿主意的「士」,我希望能幫助你。
  怎麼成為這樣的人?一般的建議是讀古代經典。古代經典的本質是寫給貴族的書,像中國的「六藝」、古羅馬的「七藝」,說的都是自由技藝,都是塑造完整的人,不像現在標準化的教育都是為了訓練「有用的人才」。經典是應該讀,但那遠遠不夠。
  今天的世界比經典時代要複雜得多,今天學者們的思想比古代經典要先進得多。現在我們有很成熟的資訊和決策分析方法,古人連機率都不懂。賽局理論都已經如此發達了,你不能還捧著一本《孫子兵法》就認為可以橫掃一切權謀。我主張你讀新書,學新思想。經典最厲害的時代,是它們還是新書的時代。
  就我所知而言,我認為你至少應該擁有這些見識——對我們這個世界的基本認識,包含科學家對宇宙和大自然的最新理解;對「人」的基本認識,例如科學化地使用大腦,控制情緒;社會是怎麼運行的,好比個人與個人、利益集團與利益集團之間如何互動。你還要能理解複雜事物,而不僅僅是執行演算法和走流程,以及一定的抽象思維和邏輯運算能力,掌握多個思維模型,遇到新舊難題都有辦法,一套高段的價值觀……
  這代表——你需要成為一個「通才」。普通人才不需要了解這些,埋頭把自己的工作做好就行,但你不想當普通人才。君子不器,勞心者治人,君子之道鮮矣。你得把頭腦變複雜,你得什麼都懂才好。你不能指望讀一、兩本書就變成通才,你得讀很多書,做很多事,有很多領悟才行。
  我能幫助你的,是這一本本的小書。我是一個科學作家,在「得到」App寫一個叫「精英日課」的專欄。這個專欄專門追蹤新思想。有時候我看到有意思的新書、有意思的思想,就寫幾期內容;有時候我做大量調查研究,寫成一個專題。這些書脫胎於專欄,內容經過了十萬名以上讀者的淬煉,書中還有讀者和我的問答互動。
  我們已先出版《高手思維》、《高手學習》、《高手賽局》等書,現在出的是《高手相對論》。未來還有各種知識專題,都在研發之中。
  通才,並不是對什麼東西都略知一二的人,不是只知道各門派趣聞軼事的人,而是能綜合運用各門派武功心法的人。這些書並不是某項學科知識的「簡易讀本」,我的目的不是讓你簡單知道,而是讓你領會其中的門道。當然你作為非專業人士,不大可能去求解愛因斯坦的重力場方程式,但是你至少能領略到相對論純正的美,而不是卡通化、兒童化的東西。
  這些書不是長篇小說,但我仍然希望你能因為體會到其中某個思想,或與某位英雄人物共鳴,而產生驚心動魄的感覺。
  我們幸運地生活在科技和思想高度發達的現代世界,能輕易接觸到第一流的智慧,我們擁有比古人好得多的學習條件。這一代人應該出很多了不起的人物才對,如果你是其中一員,那是我最大的榮幸。
 
萬維鋼
二○二○年五月七日

試閱文字

推薦序 : 推薦文 不用讀完一本書,也不必搞懂相對論?
冬陽(中央廣播電臺「名偵探科普男」節目主持人)
  十多年前,臺灣書市出版過一本翻譯書,書名取作《不用讀完一本書》。吸引我的是那段文案:「你曾經因為沒讀過某本書而覺得不好意思?沒讀過書不能討論書?沒讀完書不能算讀書?書,不必都讀過,不必讀到完,一樣能懂,更能侃侃而談!」
  相隔一年,另一家出版社推出了「加強版」,《真的不用讀完一本書》(封面還特別在「真的」二字旁邊加上紅點),即便不是同一位作者的續作,顯然想藉此消除大眾覺得「買了書就要讀完」的莫名焦慮與沉重壓力。
  我想依樣畫葫蘆一番,從這個角度呼喚各位翻閱《高手相對論》,因為「真的不用搞懂相對論」──請容我拿兩樁自身經歷作為說服的材料。
  其一是學生時期,每逢大考小考、挑燈夜讀卻撐不住沉重眼皮的時分,我總禁不住哀號「書怎麼都念不完」。就在此刻,我那暖男老爸適時端來一碗油香四溢、熱呼呼的泡麵,要我補充熱量體力,同時微笑道:「書哪有念得完的時候?」的確,教科書上寫的是基本概念,考試評量的是各種延伸應用,不論文科還是理科,用功苦讀,拚的不只是腦袋能裝塞多少,還有舉一反三的靈活思考。
  其二是二○二一年初接下中央廣播電臺「名偵探科普男」節目,自其他節目的常駐來賓變為採訪他人的主持人,閱讀量也拉升到每週至少一本跨不同領域的科普書。當朋友聽我說「不一定會把每本書看完」時,臉上倏地閃過「這樣好像有點不用心不負責」的表情,於是我笑笑補上一句:「可是我一本書會讀不只一次呢。」
  雖然讀得懂寫在書上的各個文字符號,但這不代表能全盤理解字面上的意思,以及隱藏其後的弦外之音。若是卡關、遇到讀不懂的地方,就算活剝生吞也毫無意義,那可能囿於自己的理解能力,也可能是作者的表達方式和自己不對盤,又或者需要重讀前面的段落、調整閱讀心態,等到經歷過其他事情、讀過其他書之後,就能靈光乍現地理解──對我而言,《高手相對論》就是這樣的一本書。
  萬維鋼談相對論,不純然從科學思維正面對決,而是懷抱好奇地從實用角度側面敲擊。我認為他當年學習時並非一次就搞懂,而是咀嚼多回、旁徵博引地構築起理解相對論的方便途徑,於是利用聊天說故事的口吻行筆,掃除一般大眾想了解卻又害怕讀不懂的煩憂。
  「愛因斯坦怎麼構思出相對論的」是全書基底,以「相對論如何能改變現代人的世界觀」作為引導,降低大眾「我一定讀不懂,知道了也沒什麼用」的消極心理。萬維鋼將相對論視為一種代表人類智慧持續進步的重要思想、理解萬物運作的嶄新視角,那遠比選擇哪個科系、決定哪項投資、追求哪種生活更要緊,也更獲益無窮。
  請試著翻閱這本書,沒有非得讀懂讀透的負擔,讓腦袋享受違背常理的暢快,好好見識精彩有趣的相對論。
 
推薦文 人生苦短,但宇宙很長
愛瑞克(《內在原力》作者)
  我必須先感謝萬維鋼老師!儘管我十五歲時就已經聽說過愛因斯坦的相對論,但直到四十五歲,才因萬老師的這本書搞懂相對論在講什麼,更體悟了「世界由萬事萬物組成,但宏觀地看,其實都是同一回事」這個既科學又充滿人文思索的道理。
  這該怎麼解釋呢?我們先從科學家的對於宇宙的理解說起。科學家提出宇宙間存在著四大基本交互作用(Fundamental Interaction):重力交互作用、電磁交互作用、強交互作用、弱交互作用,或被稱為四大原力(Fundamental Forces):重力、電磁力、強核力、弱核力。它們暢行整個宇宙,也是構成當今整個世界之所以是這個樣貌的關鍵設定──如果上帝在創造世界時稍微調整了任何一個設定值,整個宇宙就不會是今天的樣貌。
  《高手相對論》這本書著重在重力、電磁力的介紹,又以愛因斯坦的相對論為核心。即使相對論從一九○五年發表至今,已經一百多年了,對於過去的我來說,仍總覺得距離生活太過於遙遠。不過隨著可重複使用的火箭技術愈來愈發達,特斯拉創辦人馬斯克(Elon Musk)的「Space X」公司,以及亞馬遜創辦人貝佐斯(Jeffrey Bezos)創立的「藍色起源」公司都積極投入星際發展,當人人都有機會坐上航向宇宙的飛船,相對論的時空知識必將成為最重要的基礎常識之一。
  我樂觀地認為,此時此刻有辦法拿起此書、閱讀相對論概念的您來說,有生之年都有機會親自體驗到相對論之美。既然終究要理解,何不趁萬維鋼老師這本好書問世之時,就做個先行者呢?
  再容我做個比喻,相對論之於物理學界,就好比長江之於中國大陸,儘管它不是唯一,卻是該領域的主流之一。過去我看過太多書籍有提到相對論,但多半都像是欣賞長江時,只顧著看上海浦東的出海口一樣,難以領略其真正碩大與幽深之美。《高手相對論》就像是一本從源頭開始談起的書,在萬維鋼老師幽默又具格調的筆下,將這條主流的發展過程娓娓道來,也順道將支流,以及相關流域的景緻做了簡要的描繪。幫助我們不僅是搞懂相對論,還能欣賞相對論,甚至在日常生活當中去感受相對論。
  過去,我以財經背景出身,總覺得能夠以小學生也聽得懂的方式講授投資理財概念,代表真的熟稔這門學問,也得以造福更多的人。萬維鋼老師以其物理學專業背景,透過這一本書讓所有民眾都能夠體驗相對論,甚至物理學之美,將是科普知識的一大貢獻者。而我也深深佩服其將複雜概念生活化、科普知識藝術化的能耐,讓我讀此書的過程輕鬆、流暢,又能突破過去一個接著一個讓我不甚了解的關卡,幾乎是一氣呵成、毫無懸念!
  當然,此書除了介紹相對論背後的思考脈絡,對於電磁學、光速、時空扭曲、黑洞、星際旅行以及時間旅行等概念都做了簡要的闡述,書中也納入許多民眾最常見的相關疑問,以作者的觀點做了簡答。儘管一本書未必能夠解答所有問題,卻很可能因著這一本書,幫助許多過去對這些領域感到陌生又不感興趣的人開啟了一扇窗,展開一段學習旅程。若能使這些思考與智慧普及於世,也可謂功德無量了。
  人生苦短,但宇宙很長,就從此書開始,讓我們盡早展開這一趟早晚都必須開始的學習之旅吧!
  願原力與你同在。
 
推薦短文 一門讓你不虛度此生的精彩理論
江瑛貴(清華大學天文研究所教授)
  愛因斯坦於一九○五年提出相對論,這門理論之所以著名,就是因為它關於時間和空間的概念既抽象又神奇,深深地吸引著一代又一代的人們去理解、探究與驗證。
  當相對論的預言到今日一一被驗證為真,假如我們仍毫無知覺地過著平凡的日子,那就太對不起愛因斯坦老前輩了。至少要在日常生活中對「時間和空間是怎麼運作的」恍然大悟一回,才不算虛度此生啊!
  《高手相對論》以輕鬆的語調、流暢的文筆,用近乎寫小說的方式,為大家介紹著名的相對論,實屬難能可貴。
  很高興能夠看到這本書的誕生,值得一讀!
 
推薦短文 原來相對論可以這樣讀
高君陶(薇閣高中物理教師)
  大家都知道或聽過愛因斯坦的相對論,但真正想接觸內容、理解其中奧妙的人並不多,遑論深入探討。相對論的觀念不但顛覆我們的直覺認知,更容易因嚴謹艱深的數學論述、玄妙怪誕的想法而使我們打退堂鼓。
  透過這本書,作者萬博士費心地用簡潔但精準的文字,有條不紊地詮釋相對論的精彩玄妙,耿直描繪相對論的前因與後果,以及對現代科技造成的革命與發展。萬博士說得很對:相對論的數學是簡單的,但它的觀念啟發卻困難得多。許多熟知相對論的人,心中大抵會有一個共同的想法,那就是相對論其實是「不特殊論」。
  坊間有許多科普書籍嘗試使用淺顯易懂的方式或詼諧有趣的漫畫介紹相對論,而此書相當適合推薦給國、高中生閱讀,其中帶給我的新奇與吸引,讓我毅然接受遠流出版社的邀約。相信學生不僅能從《高手相對論》初窺相對論,也能得到更多的啟發與對物理的興趣。
 
推薦短文 請再給自己的好奇心一次機會
陳正昇(臺中女中物理教師)
  如果我的學生想知道愛因斯坦的相對論到底說了什麼?我應該會建議他或她去看幾本介紹相對論的專書。但我也知道,那些書往往在最前面的十頁,就會把大多數人的好奇心消磨殆盡,因此這世界上有太多對這個物理理論感興趣,卻始終望著那道門檻興嘆的讀者。
  有沒有可能盡量不用到數學公式,但還是把相對論最核心的思想說得一清二楚?你手中的這本《高手相對論》就是一次勇敢的嘗試。我看完之後,不敢確定作者是否已經達成自己設定的目標了,但我確定你──不論是文組還是理組的你──一定可以用三、四回下午茶的時間看完本書,然後對相對論擁有一個雖遠觀,然而比例正確的縮圖。
  如果你也曾經對什麼是時間膨脹、孿生子弔詭、時空彎曲等感到興趣,我建議你馬上打開本書,請再給自己的好奇心一次機會。
 
推薦短文 不是物理系,也能領略相對論之美
楊毅(成功大學物理系副教授)
  假如在路上隨便抓個人問:「誰是最有名的物理學家?」以及「你能說出哪一個物理公式?」相信十個人當中,有九個都會回答「愛因斯坦」和「E = mc2」,要是更深入地問下去,說不定都還能夠說出原子彈、黑洞、時間旅行等等相關的答案。
  然而,了解相對論背後漂亮的物理原理與故事,不應該只是物理系學生的專利!
  雖然物理往往讓人覺得高深莫測,令人敬而遠之,但萬維鋼博士用淺顯易懂的方式來講解「狹義」與「廣義」相對論的重要概念,讓大家不用煩惱複雜的數學公式,就能抓住其中的精華,再加上每段後面的問與答,帶著大家更深入地欣賞「相對論」的美妙之處。
  身在這個知識爆炸的世代,卻不了解過去一百年來最偉大與最漂亮的科學發展,豈不太可惜了?
 
推薦短文 撥雲見日的相對論
簡麗賢(北一女中物理教師)
  物理學家克耳文(Lord Kelvin)在一九○○年曾發表一場題為「十九世紀光與熱的動力理論之上的兩朵烏雲」(Nineteenth-Century Clouds over the Dynamical Theory of Heat and Light)的演說,讚揚物理理論的真與美,然而完備的理論卻被兩朵烏雲籠罩,一朵是黑體輻射,在短波長處,理論曲線與實驗曲線大相逕庭;另一朵是在邁克生-莫雷實驗中,找不到科學家前輩假定光波的傳播介質「乙太」存在的證據。儘管有這些未竟謎團,克耳文當時認為最終必能撥雲見日,圓滿闡釋這兩朵烏雲。
  這兩朵烏雲果然引起物理學蛻變,第一朵導致量子力學的創立,第二朵引發狹義相對論。相對論和量子力學遂成為近代物理學的兩大基石,相對論概念應用於人造衛星全球定位系統(GPS),量子力學則帶領量子科技和量子電腦的研發。
  談起相對論的歷史,這是科學史上一道精彩的思考歷程,也宛如科幻故事般充滿想像與創見;而時間膨脹、空間縮短、乙太、黑洞等有關相對論的專有名詞,必須淺顯聚焦描述,才能將難懂的原理化為一般人可理解的資訊。
  《高手相對論》的作者萬維鋼先生深諳「曲高未必和寡,深入何妨淺出」之道,引導讀者循序漸進閱讀相對論的內涵,值得推薦。

試閱文字

內文 : 第一章 一個簡單的信念
  相對論對絕大多數的人來說,是個神祕的理論。你肯定已經聽說過一些有關相對論有趣和怪異的結論,比如一個物體在高速運動的時候,它的長度會變短,它的時間會變慢。
  我們假設有一個距離地球四十光年遠的星球,光需要走四十年才能到達那裡。那麼,如果你以八○%的光速前往那個星球,你得飛行五十年才能到達目的地,對吧?留在地球的我們看來的確是這樣。如果你出發的時候是二十歲,到達的時候應該是七十歲嗎?
  不是。根據相對論效應,高速運動物體的時間會變慢。尋常的五十年對你來說只有三十年,你到達的時候,只有五十歲。而你要是能以九九.五%的光速飛行,你的時間將會比地球上的我們慢十倍!
  這也就是說,相對論效應可以讓人穿越到未來。這不是科幻,這還僅僅是開胃菜。相對論,本質上是關於時空的理論——時空和我們平常想像的完全不同。正是因為有了相對論,我們才知道有黑洞這種東西,我們才知道空間居然會膨脹,我們才知道宇宙有個起源。
  相對論也是一個出了名的難懂理論。據說愛因斯坦剛剛發表狹義相對論的時候,只有少數物理學家能理解。等到相對論已經被物理學家廣泛接受、愛因斯坦博得響亮名聲時,大眾仍理解不了。
  我記得歐洲當時還出了一本叫《一百個反對愛因斯坦的作家》(One Hundred Against Einstein)的書——然而愛因斯坦對此的回應是:「如果相對論真的錯了,有一個人反對就夠了。」
  相對論真的這麼難嗎?要知道愛因斯坦發表狹義相對論是在一九○五年,距今已經一百多年了,我們實在沒有理由不能理解一個清朝末年就被提出來的理論!
  所以,我想在這本書中為你徹底講白相對論。相對論的數學很簡單,但我們的重點是要說它的思想。
  相對論會對你的世界觀產生重大影響。作為一個現代人,如果不理解愛因斯坦的相對論,就錯過了這個世界最精彩的東西。一旦理解相對論,你就不再是以前的你,你就再也回不去了。不過只知道一些奇妙的結論,可不算理解。
  我有一個好消息:相對論是簡單的,這是一個乾淨俐落的漂亮理論。
  但簡單不等於容易,簡單的東西可以非常深刻。
 
一個信念
  我們先來開啟一個想像實驗:假設你在一艘豪華遊輪上旅行,這艘遊輪在海上行駛的速度很快,但是它非常平穩,沒有任何顛簸。遊輪上有個完全封閉的大廳,裡面有游泳池,有球場,你甚至還可以在裡面做物理實驗。
  請問,在完全不和外界聯繫的情況下,你能判斷出這艘遊輪是在前進還是靜止不動嗎?
  你可以在遊輪上做各種實驗來進行判斷。假設你拋球,站在陸地上把球拋到空中,在靜止的情況下,球會落回你的手中,可是在封閉的遊輪上拋球,也會是這樣的結果。又好比你向遊輪前進的方向射門,同在遊輪上的守門員只會感覺到平常你射門的速度,不需要考慮遊輪前進的速度。
  只要遊輪的速度平穩、不發生變化,你就無法判斷它是運動的,還是靜止的。其實,我們生活的地球就相當於這一艘遊輪,地球繞太陽公轉的速度約為每秒二十九.八公里,比飛機快得多,但因為地球走的幾乎是一條直線,我們完全感覺不到它正在高速前進。
  這一個道理,最早是「現代物理學之父」伽利略(Galileo Galilei)想明白的。你在速度是每小時五十公里的遊輪上建立一個座標系來研究物理學,而我在地面建立一個座標系時,我們其實是對等的。你相對於遊輪是靜止的,相對於我是運動的。你向前射出一支箭,假設箭相對於你的速度是每小時三百六十公里,那相對於我就是每小時四百一十公里(360km/h+50km/h=410km/h)。
  不跳出自己的座標系向外看,你單憑做一個射箭、拋球之類的實驗,無法區分運動和靜止。等速直線運動和靜止沒有本質上的差別,所謂的「速度」,都是相對的。
  這其實就是相對論,叫「伽利略的相對論」。
  當我們講到廣義相對論的時候,你還會知道,其實不一定是等速直線運動,加速度運動和靜止也沒有本質上的差別……
  總而言之,物理學家看破了「運動」。在物理學家的眼中,運動和靜止其實是同一回事。
 
看破世間繁華
  我學物理的一個感受是──以物理學觀察世界,有點像傳說中的得道高人。普通人說這個好,說那個不好,高人會說它們其實是同一回事。愛拚搏就好嗎?淡泊名利就壞嗎?你看破了,就會認為這兩者沒有絕對的好與壞,必須看相對於什麼而言。物理學,有點看破紅塵的意思。
  以前人們眼中非常不一樣的兩個東西,物理學家發現它們其實是同一回事,這是物理學統一世界的主要精神。
  古人認為大地靜止不動,日月星辰都繞著地球做完美的圓周運動,天和地截然不同。可是後來天文學家透過精細的觀測發現──不對,天體運行的軌跡並沒有那麼完美,它很複雜。
  哥白尼(Nicolaus Copernicus)就提出,如果把太陽當作是靜止不動的,並且想像地球和其他行星都繞著太陽做圓周運動的話,就能夠解釋以前解釋不了的一些軌道。地球,不是宇宙的中心。這就是「日心說」。
  日心說就有點看破紅塵的意味。哥白尼等於是說地球和天上的那些天體沒有本質上的差別,天和地是同一回事。
  天主教會無法接受這個學說,而物理學的思想解放才剛剛開始。那時人們認為行星都是做圓周運動,而且是有一些小精靈在推著行星運動……之後,天文學家克卜勒(Johannes Kepler)提出行星繞著太陽轉的軌道並不是完美的圓形,而是橢圓。克卜勒甚至已經提出行星不需要精靈推著走,只要太陽給行星一個吸引力就行。克卜勒,把行星給看破了。
  等到牛頓(Isaac Newton)一出手,就把引力也看破了。牛頓指出不但太陽和地球之間有引力,地球上所有具有重量的物體之間也都有引力。引力普遍存在,天上和地上真的是同一回事。
  這幾次「看破」之後,再結合數學方程式和天文觀測,物理學就成了一個非常成功的理論。
  我們看看「牛頓三大運動定律」中的前兩個——
  第一定律,是在沒有外力作用的情況下,任何一個物體將會保持等速直線運動或者靜止。等速直線運動和靜止一樣,無須外力,無須解釋。
  第二定律,是「力」會改變物體的運動方式。注意,這裡有個關鍵點,力不是運動的原因;沒有力,物體本來也在進行等速直線運動。力,是改變運動的原因。如果是一個理想的光滑平面,一個滾動的乒乓球會在上面一直前進,而在生活中,乒乓球之所以會停下來,是因為平面提供它摩擦力。一直動不停,無須解釋;動著動著卻停下了,才需要有個原因。
  這兩個定律都離不開伽利略的相對論。力只能帶來加速度,單純的速度與力無關。等速直線運動和靜止都沒有力的作用,所以物理定律在遊輪和在地面是一樣的。
  其實你不做實驗也能想明白,單純談速度真沒有什麼意義。宇宙中你來我往,可能距離地球很遙遠的一個星球,和我們之間就有個特別高的相對速度,但那個天體上的物理定律和我們這裡也沒有什麼不一樣。或許在那裡的外星人看來,他們是靜止的,我們才是在進行高速運動。
  所以相對論是物理學家的一個信念。這個信念也可以叫「不特殊論」:不管你的速度有多快,你的座標系都不特殊。
  這個信念實在太簡單,也太完美了。完美到即使海枯石爛、扭轉時空,物理學家也不應該放棄它……
 
 「相對論與哲學家們」
  愛因斯坦的相對論其實是伽利略相對論的延伸。伽利略的相對論是──如果你不看向自己以外的座標系,你做任何拋球之類的力學實驗都無法判斷自己是運動還是靜止。而愛因斯坦的相對論則不必限制於力學──你不管做什麼實驗,都無法判斷自己是運動還是靜止的。
  這樣看來,相對論不是很容易嗎?這簡直就是一個簡單的哲學道理。
  還真是這樣。哲學家很喜歡談論相對論。但是物理學家對哲學家有時是嘲諷的態度。有一套特別厲害的物理學教材叫《費曼物理學講義》(The Feynman Lectures on Physics),是大概有史以來最有趣的物理學家,理查.費曼(Richard Feynman)在加州理工學院給大學生講課的記錄。費曼在這本講義裡專門寫了一個小節——「相對論與哲學家們」。
  費曼說,有些哲學家把相對論想得特別容易。哲學家聽說了相對論的這個信念,認為這對我們哲學家來說,不是明擺著的原理嗎?不跳出自己的座標系,當然不會知道自己是運動還是靜止!物理學家折騰了半天,得出的還不是我們哲學家早就想明白的道理?
  是嗎?相對論如此平凡嗎?哲學家坐在家裡喝著茶就能想出來嗎?不是。牛頓以後的物理學之所以不叫哲學了,就是因為物理學並非坐在家裡就能想出來的學問,物理學家靠的是數學、實驗和觀測。
  接下來我們要介紹的事實,足以讓費曼嘲笑那些哲學家。因為它足以讓所有人——包括你、哲學家和物理學家——目瞪口呆。
  這件事就是──光速在所有座標系下都是一樣的。
  再回到遊輪的例子。假設站在遊輪上的你,並不是向遊輪前方射出一支箭,而是用手電筒打出一束光。相對於你來說,光速是每秒近三十萬公里。
  既然你和站在地面上的我的相對速度是每小時三百六十公里,也就是每秒○.一公里,根據伽利略的演算法,在我眼中,這束光的速度就應該是每秒三十萬.一公里,對吧?
  物理學家發現,不是這樣的。不管你我的相對速度是多少,我測量這束光和你測量這束光的速度都是每秒三十萬公里!
  這怎麼可能呢?我們這個世界怎麼會是這樣的呢?
  這件事,哲學家坐在家裡喝多少茶都發現不了。你之所以覺得它怪異,只不過是因為你生活的範圍實在太小了,你的見識太有限了。
  有些信念可以堅持,但是別忘了,有些常識是錯的。

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