数学中的世界观——一个宏大的世界（二） (3-1)

数学和物理——人类理性思辨艺术的皇冠

人类理性思辨能力，是一种艺术，而数学和物理，是这个艺术的皇冠。

牛顿：开天辟地的光

牛顿开天辟地地创立了完善的物理学理论，并把微积分这个数学工具发扬光大。从那时开始，物理学，一个年轻的学科，受到了前所未有的尊敬。

1666年是牛顿奇迹年，这一年，他做出了三项足以载入史册的科学贡献：发现万有引力定律；创立微积分；完成光的色散实验。

神说要有光，于是，牛顿降生了。他就像混沌黑暗中的一束光，照亮了人们思想的世界。从此，神不再是这世界的主宰，人类的思辨艺术大放异彩。

有趣的是，牛顿一生是坚定的信仰上帝的人，并且他一生用来研究炼金术的时间远远大于他研究物理学的时间。但是，最终是他在物理学上的卓越成就，使得他被时代铭记，永垂不朽。

爱因斯坦：造物主的“代言人”

1915年，爱因斯坦发表了广义相对论，并用广义相对论预测了一次日全食的时候太阳应该出现的偏角。英国科考船去到日全食的发生地点，准备观测。有人问爱因斯坦：如果英国科考船没有观测到您预测到的那个偏角呢？爱因斯坦说：那我为上帝感到遗憾，它竟然没有把这么美的规律制造出来。

说回爱因斯坦刚刚闻名于世的时刻。1905年是爱因斯坦奇迹年，这一年，像牛顿奇迹年一样，他做出了三项足以载入史册的科学贡献：解释了光电效应（量子力学领域的成就）；证明测量了分子的存在；提出狭义相对论。

自从牛顿在物理学的领域开天辟地以来，传统物理学的大厦固若金汤，无人可以撼动。爱因斯坦一声大呼：牛顿爵爷，你说的不对。于是，大厦应声轰然倒塌，一束耀眼的光芒照耀天地，屹立于世。这束光芒，叫相对论。

爱因斯坦是一个很有信仰的人，他有一套很坚定的对这个世界的理解。这种信仰，让他发现了相对论，做出了卓越的贡献，也同时让他一生都无法真正接纳量子力学，成为了量子力学领域的“保守派”。不过有趣的是，他对量子力学持之以恒的攻击，促进了量子力学的不断完善，让量子力学的理论体系越来越坚固。爱因斯坦提出的EPR佯谬，连量子力学的先驱玻尔都感觉很头疼，它为之后量子纠缠现象的发现做出了贡献。

爱因斯坦坚定地相信，这个世界一定是对称的、实在的、简约的。于是有了这样的故事：

1）正因为如此，他坚定地认为光速不变，也坚定地认为所有惯性坐标系是等价的，而不认为有“以太”之类的东西，于是他发现了狭义相对论。

2）也正因为如此，当他发现了狭义相对论，整个世界都为之沸腾的时候，他能冷静下来，思考狭义相对论有没有更进一步的规律。他想，一个在匀加速直线运动的太空飞船上下落的物体，和一个在地球上空自由落体的物体，本质上应该是一样的。但为什么一个在非惯性系（匀加速运动的太空飞船），一个在惯性系（地球表面），看起来是不同呢？因为有引力。但它们本质上是一样的，应该用一种更本质的描述、更宏大的视角，在那个视角下，这两者是等价的。所以，引力不应该成为制造特殊性的东西。

(a)(b)

(引力场)

≡等效于

g g

(加速度)、(引力场)

于是爱因斯坦大胆地说：这世上没有引力，有的只是时空和时空的弯曲。在太空中，时空是平直的，而在地球上，因为有引力，所以时空是弯曲的。每时每刻，地球周围的整个空间都在加速向地球中心坍缩，地球上空的物体根本没有下落，只是在沿着四维时空的测地线运动而已（测地线指的是球面上两点之间距离最短的那个线，也用于高维空间和时空）。

不得不说，这真是个天才的见解。他坚定地认为这个世界是简约的，“平等”的，所以没有引力这种特殊的东西，所以他才能把非惯性系、惯性系、引力，都放在包罗万象的“时空”当中。

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