作為一個物理白癡，對于分析受力的高中物理題都覺得吃力，哪曾想到會有《時間的形狀》這樣接地氣的科普讀物。汪潔同學很是體貼的把那些枯燥的公式推導略去，把科學家們的思維過程情景再現般演繹出來，用一些常見的例子來替代抽象的理論，是不是真的讓讀者們理解了相對論是一回事，但毫無疑問讓讀者們不再害怕相對論，不再認為這是個不可理解的怪物。
當然，一本科普類的書只能讓人對相對論有所了解，雖然做到這了解也是頗費神思，而且這看似的了解背后其實有著更多疑惑，即便如此，也足矣。有疑惑總是好的，因為相對論的發展無疑是由一系列問題推動的，那么究竟是哪些問題讓偉大的科學家們對宇宙規律鍥而不舍？這不得不提及經典物理學，所有關于相對論的介紹大都會從經典物理理論談起，因為相對論是在其基礎上的修正和擴展，兩者并不是非此即彼的不相容關系。
1 ?經典力學
說到經典力學不得不提伽利略和牛頓兩位大咖，雖然牛頓是經典力學的版權屬于牛頓，但是這一天才的發現顯然是因為牛頓站在伽利略這個巨人的肩膀上。
A．伽利略的兩個規律
（1）自由落體定律：如果不考慮空氣阻力，任何物體的下落速度都是一樣的，且都是呈一個固定的加速度。
（2）慣性定律：在一個完美光滑的表面運動的物體，會保持運動的“慣性”，除非有外力阻止這個慣性。
根據這兩個定律，伽利略提出了相對性原理：在任何慣性系中，力學規律保持不變。所謂的慣性系，是對靜止和勻速直線運動這兩個狀態的統一描述。
B．牛頓的絕對運動觀
在伽利略的基礎上，牛頓提出了牛頓三定律，構筑了經典力學的雄偉大廈。根據相對性原理，判斷物體的運動狀態必須要指定參考系才有意義，那么，是不是任何東西都可以做參考系？空間本身是不是也可以做參考系？牛頓的回答是肯定的。牛頓認為宇宙被一種叫做以太的物質充滿，宇宙萬物的運動都相對于這個以太有一個絕對速度。
2 ?狹義相對論
假如不是人們對光這個奇特的存在有著強烈的好奇，牛頓的經典世界觀到現在應該依然不容置疑，然而，意在測量光速的“MM實驗”卻無意中證明了以太是不存在的。根據MM實驗的結果，愛因斯坦做出如下兩個假設：
（1）在任何慣性系中，所有物理規律保持不變（相對性原理）。
（2）光在真空中的傳播速度為c（光速不變原理）。
在此基礎上，愛因斯坦得出如下推論：
A． 同時性的相對性
“同時”是相對的，即當以靜止的路面為參考系時同時發生的事情，換成運動的火車為參考系時，便不再是同時發生的了。在愛因斯坦這里，時間已經不再是絕對的概念，乍聽起來荒謬無比，但在高速運轉的世界里事實便是如此。
B． 時間膨脹
運動中的物體會讓我們的時間變慢，即時間膨脹了。這里的時間變慢“并非機械的或者化學的原因，就是時間本身變慢了”。愛因斯坦運用勾股定理得出的這個推論，關于這一章節，看了不下三遍，依然費解，但仍然能夠感覺到偉大科學家思維的力量。
三體中劉慈欣所想象的人們可以休眠N年，等待未來的到來，其根據就是時間膨脹。在宇宙飛船上的人度過一年，可能地球時間已經過去兩個世紀，但是對于飛船上人來說，他所度過的也僅僅是一年而已，只不過他到達地球后所看到的地球已經是兩個世紀后的地球罷了。
C． 空間收縮
愛因斯坦根據相對論的兩個基本原理推導出了洛倫茲變換式，并且經過各種數學公式的推算，得出空間是相對的這一結論，即物體的長度在運動的方向上會變短?？臻g沒有絕對的大和小，長和短，同時間的膨脹一樣，“運動物體的收縮不是任何機械的、化學的、材料的原因，跟任何外力無關，這是宇宙的規律，看似空無一物的空間本身也必須當做一個實體來看待。”
當然，狹義相對論的推論不止以上三個，著名的質能公式E=mc2也是由此得出的。但是愛因斯坦并沒有停止思考，1905年，他發表《論運動物體的電動力學》，這一年的理論被稱為“狹義相對論”；十年后的1915年，他再次做出巨大突破，人們把這一年他的成果稱為“廣義相對論”。
3 ?廣義相對論
為什么所有的物理規律只在慣性系中才維持不變呢，這個問題讓愛因斯坦陷入更深的探索，他堅信上帝不會對任何參考系有所偏愛，物理規律定有其普遍性意義。
等效原理讓慣性系不再特殊，加速度和萬有引力的等效使得慣性系中的規律適用于任何參考系，愛因斯坦在狹義相對論中考慮了時間、空間和運動三者的關系，現在加入引力這個因素，廣義相對論呼之欲出。
A．引力波
引力并不是一種力，而是空間彎曲的外在表現。我們可以把宇宙想象成一張大網，地球壓在這張網上，網就會凹陷下去。如果地球的質量有所變動，那么網就會抖動一下，這個抖動會從中心逐漸傳到邊緣，就像卷曲的空間泛起了一個波瀾，這個波瀾就是引力波。
1915年，引力波只是愛因斯坦的猜想，然而2016年我們探測到了引力波，事實再一次證明了愛因斯坦的偉大。
B．黑洞
引力導致空間彎曲，當空間彎曲到一定程度，就會在宇宙這張大網上形成一個“洞”。就像體重越大的人會使沙發下陷的越深，質量越大的物體在空間中形成的洞越深，在這個洞里的任何東西要出來，必須達到一定的速度，如果這個洞足夠深，連光都不能透出來，就被稱為“黑洞”。
黑洞就像不可見的無底洞，能吸納所有的東西。包括空間和時間，不僅僅進去的東西出不來，時間在這里也不存在了。假如有宇航員掉進黑洞，從外界來看，宇航員的動作便是靜止的，時間也停止了，他就像是一幅靜止的畫一般定格在那一刻，他將永遠處于將掉而未掉入的狀態。
這便是相對論了，不是全部，卻也能窺見一斑。
從伽利略到牛頓再到愛因斯坦，人們探索宇宙的腳步從來不曾停歇，我們也從懵懂無知一點點揭開那個神秘的面紗?；艚痤A言21世紀會有萬物理論出現，我堅信無論是否有這樣完美的理論出現，人類都不會停止對宇宙的思索，無論這道題多么難，我們終歸都會去嘗試找到最優解。
