一分钟学完广义相对论（一篇文章看明白广义相对论）

最近听几个男同学谈起《三体》这本书。他们就问我三体是不是真的存在？是不是真的可以去到将来或者回到过去？这篇文章我们就来聊一聊爱因斯坦的广义相对论，大家不要一听广义相对论就被吓跑，看完这篇文章相信你一定能够理解。所有穿越的理论基础都来自于此。

大家都知道，在自然学科里面，物理是最能够揭示事物本质的。但是很多人对物理的理解还停留在上几个世纪。比如我们初中和高中物理课本上学的90%的内容是经典物理学。都是一些老古董，经典物理学是以牛顿为核心的物理学。低速宏观上的事儿用这套理论来解释，基本上没有问题。当时很多科学家就认为物理学已经是达到了巅峰，认为物理大厦已经建造完成，可以解释世间万物，后人对于物理学不可能再有任何大的贡献，能做的也就是一些修修补补的活儿。但是爱因斯坦的出现，颠覆了原来的整个物理学大厦，连地基都给拔了。也就是说我们当初对世界的底层认知都是不对的。下面我们就具体来看一下。

在17世纪的时候，牛顿被苹果砸了，然后就提出了万有引力这个概念。具体一点说就是任何两个有质量的物体之间都存在着引力。两个物体的质量越大，引力就越大，距离越大引力越小。高一下学期的物理对万有引力有非常详细的解释。这一理论对航天航空有着非常重要的理论指导意义。配合万有引力这一理论的还有空间概念的提出，牛顿认为宇宙是一个大的容器，所有的天体都在这个容器当中，天体之间就存在着万有引力。另外牛顿也认为时间是不可逆的。但是如果我们要问引力是怎么产生的，那么牛顿自己也不知道。后来两位伟大的物理学家法拉第和麦克斯韦提出了电磁场的概念。奥斯特证明了通电导体周围存在着磁场，法拉第的电磁感应实验证明了变化的磁场也可以激发出电场。这个知识初中和高中的物理课都有涉及。电磁场会上下振动，就产生了电磁波。我们熟悉的红外线紫外线以及所有可见光都属于电磁波。这里要注意的是，法拉第和麦克斯韦提出的电磁场是弥漫在牛顿所提出的空间中。可以理解为他们是一个理论系统，是一伙的。

后来在20世纪的时候，出了一个爱因斯坦，爱因斯坦把电磁场给统一了，提出了引力场的概念。千万不要小看这个引力场，他可不光是统一了电场和磁场。爱因斯坦认为引力场就是牛顿提到的空间。也就是说，爱因斯坦认为空间并不是空的，而是一种物质。这就是广义相对论的核心。既然空间是一种物质，那么它就可以被压缩，可以被弯曲。那么与空间相连的时间也不再是单向不变，时间可以快，可以慢，甚至可以倒流。

这样说可能不太好理解，我们可以想象这样一个模型。把一个很重的铁球放在沙漏的中间，沙子就会被压成一个坑，周围的沙子就会往这个坑里面掉。空间塌陷，就类似这个模型，体积越小，质量越大的天体会造成的空间塌陷就越严重。最牛的就是黑洞，体积非常小，质量非常大，以至于光都会掉在里面出不来。爱因斯坦认为空间的塌陷是引力之源，这也就是广义相对论的核心理念，我们可以把这种引力叫做爱因斯坦引力。

广义相对论带来了一系列神奇的预言，我们来说三个吧。

第一个预言就是我们之前讲到的时空扭曲。体积越小，质量越大的天体，就会造成的空间塌陷越严重。就拿太阳来说吧，太阳是太阳系的核心，它的质量比其他的行星都要大。所以我们可以把太阳看作那个放在沙漏中间的大铁球。按照广义相对论的理论，当光靠近太阳的时候应该会发生偏折，时间也会变快。后来果真英国的一位科学家在非洲和南美洲观测日全食的时候，就发现光真的在太阳附近发生了偏折。时间越靠近太阳变得越快这个预言也被哈佛大学的引力红移实验所证实。

第二个预言就是黑洞。一些类似于太阳比较大的恒星，在燃烧完自己之后就会发生爆炸。外层的物质就会被抛向太空，剩下的不再燃烧，而会因为自身的引力作用变得很小。一旦它的体积变小，密度变大，就会造成严重空间塌陷。然后他就会把周围的东西全部都吸引到自己的身上，随着自身质量的变大，到最后连光都没办法逃出它的魔掌。因为没有光能够出来，所以我们就看不到它。这也是黑洞名字的由来。虽然我们看不到黑洞，我们还是证明了黑洞的存在。科学家认为宇宙中有成千上万的黑洞。在银河系的中间就有一个，质量大约是太阳的400万倍吧。

第三个预言了宇宙大爆炸。空间既然是一种物质，而且在波动。那么他就像涟漪一样，慢慢的往外扩展。这也就是宇宙的膨胀理论。按照这个理论反对回来既然宇宙是膨胀的那么宇宙一开始应该是很小的，也就是说，之所以会膨胀，是因为原来爆炸导致的。这个理论就是宇宙大爆炸理论。宇宙大爆炸会留下一个遗迹，那就是古老光子，也就是所谓的宇宙微波背景，1964年两个贝尔实验室的工程师证实了宇宙微波背景的存在，进而证明了宇宙大爆炸理论的正确，他们也因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。

相信大家看完以上的介绍，对广义相对论这个神秘的理论，应该有了一些基本的了解。虽然现代物理学否定了经典物理学的很多理论，但并不能说经典物理学没有意义。我们都是站在巨人的肩膀上才看得更远，不是吗？