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本期猫粮部分文字、图片内容及选题灵感，来源于得到APP《万维钢·精英日课³》相对论的部分。请勿转载。
都说科学家长了一颗疯子一样的大脑，那物理学家的疯狂，大概就像强迫症一样，因为他们对一种特殊的行为，抱有执念。
“不同的东西”为什么不能是一回事？
物理学，有点看破红尘的意思。以前人们眼中非常不一样的两个东西，物理学家发现它们其实是一回事，这是物理学统一世界的一个主旋律。如果你立足于理论尚未形成的年代，这些“看破红尘”的假设，往往被人认为是提出者荒谬的执念——
他非要证明“不同”的东西是一回事。但如果你从物理学的发展角度去看，你会发现正是这些“荒谬”的假设，一步一步推动了物理学的发展。古人认为大地静止不动，日月星辰都绕着地球做完美的圆周运动。天和地，截然不同。可是后来天文学家通过精密地观测发现不对，天体运行的轨迹并没有那么完美，很复杂。于是哥白尼提出来，如果把太阳看作是静止不动的，想象地球和其他行星都在绕着太阳做圆周运动，这样就容易解释以前解释不了的一些轨道。地球不是宇宙的中心，这就是说，地球和天上的那些天体没有本质的区别，天和地，原来是一回事。
这是物理学思想解放的开端。
之后，天文学家开普勒提出行星绕着太阳转的轨道并不是完美的圆形，而是一个椭圆。他甚至已经提出行星不是什么精灵推着走，只要太阳给行星一个吸引力就行。开普勒看破了行星的真相。
而牛顿的“万有引力”定律，真的证明了太阳与地球之间存在着引力，并且地球上所有有重量的东西之间，也都有引力。“天上”和“地下”，真的是一回事了。
而物理学家的执念，不仅仅是用理论去统一看似不一样的事物，甚至是用理论去统一看似不一样的理论。
比如爱因斯坦。
爱因斯坦的执念
学过初中物理的话就知道，运动和静止可以被统一，这缘自伽利略的相对论原理：运动与静止在不同的参考系之下可以互相转化。这个理论也蕴含在牛顿第一定律中：在没有外力的作用的情况下，任何一个物体会
保持静止或者是匀速直线运动。那力的作用是什么？牛顿第二定律就解释了，力是改变物体运动方式的原因，力会改变速度，或者运动方向，因此不断受力的物体会做加速运动。
这样就产生了两种不同的情况，不受力的匀速直线运动（或者是静止）与受力的加速运动（包括了像圆周运动、拐弯、变速等等各种运动）。
此时，爱因斯坦，下手了。
当时爱因斯坦刚刚提出狭义相对论——在一切匀速直线运动或者静止的坐标系下，物理定律都是一样的。此时别的物理学家还在消化这个新理论，而爱因斯坦想的是，为什么一定是匀速直线运动？我能不能把相对性原理再推广一下，改成 —— 在所有的坐标系下，物理定律都是一样的。
是的，他要统一“匀速直线运动”与“加速运动”。
之后，他做了两个思想实验。
思想实验一：飞驰的火箭
首先想象你站在一个像电梯一样的长方形的封闭飞船里。在你脚下有个火箭，给你提供一个推力，让你一直向上加速运动。
你可以想象这种运动跟匀速直线运动截然不同。在匀速直线运动里你是自由的，但是加速运动里你会感到一个力。我们坐车的时候都有过这种感觉，车一加速，你会有一个推背感。
那么爱因斯坦就问，我在飞船上做加速运动的时候，感受到火箭的推力，这种感觉，和我站在地面感受到地球的引力，有什么区别吗？
地球引力给我们的感觉是实实在在的。你站立的时间长了会觉得累，就算躺在床上，后背也会有一个压力。可是在飞船上也是这样，加速也会给你一个推力。
在地面，如果我让一个小球自然下落，它在引力作用下会越落越快，加速冲向地面。可是我在火箭里也是这样，我放开小球，小球就自由了，但是火箭在往上走，火箭的地板会加速冲向小球——在我看来，这完全等同于小球加速冲向地面。
一个是加速向上的火箭里，一个是站在地面静止。前者你只受到火箭的推力，后者你同时受到地球的引力和地面的推力。但是爱因斯坦说，我在飞船内部做实验，明明观测不到任何区别。
思想实验二：坠落的电梯
爱因斯坦想的原始版本是，想象你在一个电梯里，电梯突然间失控，以自由落体的形式往下坠落，你想想那是一个什么感觉。
答案是你会感到“失重”。当然电梯这个想象有点不吉利，咱们换一个对现代人来说更直观的场景。太空的空间站，绕着地球在做圆周运动，其实跟坠落的电梯一样，都是自由落体。只不过空间站有个很高的水平速度，它不会真的掉下来。
自由落体运动中的物体处在失重状态。我们看宇航员就是失重的，他们可以在空间站里漂浮，他们不分上和下。他们如果把水滴放在空中，水滴不但不会下落，而且还呈现一个完美的球形。
这里多说两句，很多观众有一个误解，以为是太空没有引力。其实空间站的高度跟地球半径相比不算什么，太空的引力并不比地面低多少。宇航员在太空之所以感觉不到引力，是因为他们在做
自由落体运动。宇航员绕着地球转也好，电梯从高层掉落也好，它们都是自由落体，都会失重，也都是“加速运动”。别忘了，速度不但有大小，而且有方向。圆周运动的速度大小可以不变，但是方向一直在变，它跟匀速直线运动有本质的区别。所以，圆周运动也是一种加速运动。
好，那爱因斯坦问，我在一个远离一切星球、做一个完全不受外力影响的匀速直线运动，跟这种运动中的失重感，有什么区别吗？
前者是没有外力时的匀速直线运动，后者是引力作用下的加速运动，但当你身处那样的环境，不管做什么实验，也是无法发现两者的区别。
引力是什么？
这两个实验爱因斯坦最后的结论是，在任何局部实验中，引力和加速运动无法区分。此时匀速直线运动与加速运动可以互相转化。
可事情到这儿还没有结束，爱因斯坦给自己出了一个难题：
那引力是什么？
站在地面上，你能切切实实感到引力的存在。可是只要你随便做个自由落体运动，引力对你就不存在。
一个东西如果是真实的存在，它怎么可能在静止坐标系下看就有，在一个加速坐标系下看就没有了呢？爱因斯坦的新要求可是物理定律不管在什么坐标系下都一样。
我们的结论就只能是，引力这个东西，其实是个幻觉。
而爱因斯坦，给这个幻觉找到了理论支撑。
了解这个理论，我们得先理解一个东西——时空的弯曲。
时空的弯曲
给你一个地球仪，请问这个地球仪的表面，是二维的，还是三维的呢？
你直观的感觉它可能是三维的，因为只有三维空间里才有地球仪，但如果我们考虑的仅仅是地球仪的表面，只需要一个经度、一个纬度，两个数字就能描写地球仪上的位置 — 所以球的表面，其实是一个二维的平面。
它只是不那么“平”而已。它是一个弯曲的平面。
我们生活的这个世界的空间是三维的，如果你把时间也算成一维，那就总共是四维时空。并且这个四维时空，可以是弯曲的。
对球面来说，两点之间最短的线路是走“大圆”，也就是圆心正好是球心的那个圆。比如下面图中两点之间最直的线，就是大圆的一段。
在各种复杂曲面上，也都有这种“最直的线”，我们统一称之为“测地线”。
然后，爱因斯坦登场了，他只说了两句话。
第一，一个有质量的物质，会弯曲它周围的时空。这叫“物质告诉时空如何弯曲”。
第二，在不受外力的情况下，一个物体总是沿着时空中的测地线运动。这叫“时空告诉物质如何运动”。
这个画面是这样的。你把时空想象成一个二维的蹦床。本来蹦床是平的，你往上面放几个球，蹦床上有球的地方周围就变成弯曲的了——这几个球，弯曲了各自周围的时空。
地球绕着太阳，不再是因为引力，而是因为太阳把时空弯曲得比较厉害，地球是根据自己所在时空的测地线运动而已。就好像蹦床上的小球可以绕着大球滚动，而你知道大球并没有吸引小球，那只是因为蹦床上大球的周围有个凹陷。
同样的时空，每个物体的速度不一样，它看到的和遵循的测地线也不一样。 有的物体会直接掉向太阳，有的会绕着太阳做椭圆运动，有的擦肩而过，这些都只不过是在沿着自己的测地线运动而已。
当然，每个有质量的物体在弯曲时空中运动的同时，也在弯曲着自己周围的时空，只是弯曲的程度不同。时空的形状由所有这些物质共同决定，然后所有物质都沿着自己周围时空的测地线运动。
所以引力是什么？不，什么都不是了，没有引力了，有的只是时空的弯曲。
一只美丽的鲸鱼
以上内容，如果你看懂了，那么恭喜你，你已经初步理解了广义相对论：一个统一了匀速直线运动与加速运动，解释了“引力”的错觉，其实还顺便解决了光速为什么不变、惯性质量为什么等于引力质量等等一堆麻烦事的理论。
这就像是一只大海上的鲸鱼，巨大而优美，你不见得非要知道鲸鱼身上每一处结构的精确尺寸，你没必要学会怎么画鲸鱼，你也可以欣赏鲸鱼的美。
牛顿的经典力学、“三大定律”等其他理论，并没有因为相对论的出现就被“处决”——它们都仍然成立，只是相同事物的不同解释方式而已。物理学的发展是一步接着一步的，就像我们是先有了对于经典力学的理解，才能够如此快速地窥探相对论这只巨大而美丽的鲸鱼。
这就是美丽的物理学，一个一直试图用简单的理论去解释所有不同的复杂现象的学科。而广义相对论是否真的成立、是否存在一个能解释宇宙一切事物的终极定理等等，这些看似是重度强迫症的问题，物理学家们仍然在寻找答案……
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