爱因斯坦的相对论怎样颠覆人类对时间和空间的认知的？
大约在100年前，自人类文明诞生以来，根深蒂固的人类时空观首次被刷新了。在过去，人们的观念中，空间与时间是彼此独立互不相干的，这是从自我意识和智慧诞生以来，人们就认识到的世界，从来没有被怀疑过，直到上世纪初，一位刚毕业的物理博士生爱因斯坦用狭义相对论完全颠覆了人类数千年的时空观。他是第一个，但也许不是最后一个。
爱因斯坦
爱因斯坦掀起的第一场颠覆是狭义相对论。他告诉人们时间和空间是统一的，而时间尺度和空间尺度都是相对的，没有一个绝对的标准，只有时空这个整体是绝对的。
在狭义相对论发表两年以后，爱因斯坦的大学数学老师闵可夫斯基建立了一个称为闵可夫斯基空间的时空坐标系，直观地向人们呈现相对论的时空——一个真实的时空。由于时间和空间的坐标关系，时间和空间将此消彼长，即我们平常听到的相对论效应：时间膨胀和空间收缩（尺缩）。
闵可夫斯基空间的时空坐标
这在闵可夫斯基空间坐标系里可以非常直观地表现出来，当把空间从三维简化为一维，与时间的一维组成一个二维的平面直角坐标系，时间膨胀和空间收缩就显而易见了。当你在时空坐标里以匀速直线运动，那么当你把这种运动在坐标图里标注出来就会发现，你在空间轴上位移越大，在时间轴上位移就越小；反之你在空间轴上位移越小，则在时间轴上位移越大。
由于闵可夫斯基的贡献，多数物理学家很快就接受了狭义相对论的颠覆。（至于普通人，嗯，慢慢来…）
你以为这就完了？你太天真了……
才过了十年，语不惊人死不休的爱因斯坦又搞出了一个更加毁三观的理论：广义相对论。理论的中心思想是：时间和空间都是弯的！
广义相对论描述的空间弯曲
这比狭义相对论的时间空间相对性更加让人无法接受，而这时闵可夫斯基老师已经魂归天国了，没人再帮爱因斯坦科普了……其实就算闵可夫斯基老师活着大概也帮不上忙了……
因为实际上广义相对论本身就建立在一套已有的几何的基础上，就是天才数学家黎曼建立的黎曼几何。但这套几何太难太抽象了，不像闵可夫斯基空间那么简单直观，别说一般人了，当时很多物理学家都没法搞懂它。因此当时有个梗：有记者在采访首个通过日全食观测验证广义相对论预言的空间弯曲的天文、物理学家爱丁顿时说：“据说全世界只有三个人能搞懂广义相对论”，爱丁顿非常装逼地眉头一皱“我想知道那第三个人是谁”……只有三个人懂广义相对论这当然不会是真的，那时广义相对论已经提出有三、四年了，只有三个人懂真当那些物理大牛是吃大排档的吗？但爱丁顿敢这样装逼证明广义相对论真的很难。
带宇宙常数的引力场方程和空间弯曲
关键是它用数学语言——黎曼几何所描述的空间弯曲根本没人能直观地想象，连空间想象能力爆表的爱因斯坦本人都曾表示自己想象不出空间弯曲是什么样的……可想而知这在人类理解宇宙上是多大的颠覆。因此无论是在科学界还是在普通民众中，理解和接受广义相对论都比狭义相对论困难得多，爱因斯坦在非常有限的条件下发现这个颠覆性的理论是非常了不起的，仅凭此一项成就，他就足以位列史上最伟大物理学家第二，仅次于满身是挂的牛逼顿。
后记
二十世纪是个神奇的时代，它一共刷新了我们4次的宇宙观，爱因斯坦一个人刷了两次，第三次是量子力学带来的，它不单改变了人们对微观世界的理解，还颠覆了人们对客观实在性的理解，它给我们最大的认识就是它是不可理解的……
生死叠加的薛定谔猫
最后的第四次就是弦理论构建的多维空间。宇宙可能并非我们所知的四维时空，而是还有更多我们无法感知的空间维度，虽然高维并非弦理论首先提出的，但确实是它发扬光大的。高维空间跟三维的弯曲空间一样，我们无法通过想象去直观理解它，而只能通过数学，在数学上去理解高维是很容易的，但要想凭空间想象力去理解……别费劲了，不可能的！
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2018-06-11 广告
