三分钟读懂相对论：相对论思维

爱因斯坦很活泼，富有朝气，喜欢笑，时不时在最严肃的思想交流中，夹杂上几句俏皮话。——罗曼罗兰


人都是报喜不报忧，科学家也一样。

科学家说：“相对论和量子力学给物理学带来了革命性的变化，它们共同为现代物理学奠定了基础。”

然而真相是，它们都不是物理学的基础。

爱因斯坦说：“迄今为止，相对论或量子力学等任何理论都无法作为物理学的逻辑基础，因为它们都不全面，彼此并不兼容。”

相对论真正的作用不在于它完善了牛顿的力学体系。用爱因斯坦的话说，我们不能认为相对论或其他理论会取代牛顿理论，因为对自然哲学而言，现代概念结构的基础仍然是牛顿理论。




事实上，相对论最大的作用是让事实脱离了经验的束缚，使科学摆脱了人的日常逻辑，从而形成一种新的思维方式，暂且称为相对论思维。这种思维方式颠覆了人类的逻辑基础，必然会引起物理学基础的动摇，这才是相对论真正的意义。

关于人的科学是其他科学的唯一牢固的基础，而这个科学本身的唯一牢固基础，又必须建立在经验和观察之上。——休谟

例如众所周知的因果律，日常经验的逻辑是“因为A，结果B”。然而，休谟认为只依据经验不能肯定因果关系的存在，因为这不是独立的概念，现象A、B只能用“先后顺序”来定义，这种思维逻辑的改变对100年后的相对论影响深远。

从某种意义上说，相对论思维扼杀了人类想象力的日常逻辑。例如，同时的相对性意味着我们很难想象一个运动的物体，因为在现实中，对于相对静止的观察者而言，运动汽车上发生的事件不再是同时的，这意味着你不能同时想象车头和车尾。尺缩效应表明，一个两米长的物体可以掉进一米大的洞里，相对于洞口静止的观察者认为是物体变短了，而对于物体本身而言，洞口会变得更小，只不过物体的头部会先掉进去，然后尾部再掉进洞里。

相较于相对论思维，量子力学思维在一定程度上只是拓展了人的逻辑。例如，世界由连续性到离散化，虽然不符合日常经验，但可以想象敲碎的石头。再比如，物质波函数实际上意味着粒子失去了实在性，这完全是脱离经典的概念，但是为了符合人的经验，玻恩还是选择了统计和概率的经典方法来解释波函数的含义。正因为这样，量子力学的概念更容易被人们接受。

相对论思维重塑了人的想象，量子力学思维扩展了人的逻辑。因此相对论更难理解，即使量子力学理论比相对论更怪异荒诞。

我信仰的是在事物的和谐有序中表现出来的上帝，而不是决定着人类命运和行为的上帝。——爱因斯坦

任何理论和思想都有局限性，最终会被取代。或者应该这样说，任何理论都给科学留下了另一种可能性，不存在绝对的真理，也许这就是科学最大的魅力。