「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。

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

 

《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，...

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

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...