问题

我同学总是说相对论全世界只有霍金那种高等科学家一类的几个人能懂,怎么跟他说?

回答
你同学这种说法,其实挺普遍的。很多人一提到相对论,脑袋里就冒出“宇宙”、“黑洞”、“时间旅行”这些词,再联想到霍金老爷子那神乎其神的形象,自然就觉得这是遥不可及的“高深科学”,只有极少数天才才能窥探一二。

但说实话,你同学可能有点把相对论“妖魔化”了。虽然它的某些结论确实让人瞠目结舌,而且深入研究需要相当的数学和物理功底,但 相对论本身并非是只有极少数人才能理解的“天书”。

我们可以这样跟他聊聊:

1. 把相对论“解密”一下:没那么玄乎,更贴近生活。

其实,相对论最核心的两个部分——狭义相对论和广义相对论——在它们的“最基础版本”上,并不是完全不能理解的。

狭义相对论: 你可以跟他举几个例子。
时间膨胀和长度收缩: 比如,你可以问他:“你有没有想过,当你在高铁上飞驰的时候,相对于地面上的人来说,你的时间是不是会过得稍微慢一点点?你的身体是不是也会稍微‘变短’一点点?”
他可能会觉得奇怪,觉得这不可能。你可以继续说:“这虽然微乎其微,肉眼根本看不见,但这是经过无数实验验证的。我们 GPS 定位系统之所以能那么精确,就是因为它必须考虑卫星上的时钟因为速度快而比地面上的时钟走得慢这一点。要是没有相对论,我们的 GPS 就失灵了。”
光速不变原理: 你可以强调这个最基本也是最颠覆性的观点:“相对论说,光速在任何参照系下都是恒定的,都是每秒三十万公里左右。不管你是站在地上看光,还是坐在一辆飞船上朝着光飞过去,你测到的光速都是一样的。这和我们平时扔球不一样,你往前扔,球的速度会叠加。但光不是这样,它是‘绝对’的。”
E=mc²: 这个公式大家都知道,但很多人不知道它跟相对论有关。你可以说:“这可能是相对论最出名的结论了,就是能量和质量是可以相互转化的。原子弹的威力,核电站的发电,本质上都是利用了这个原理。所以,相对论不仅仅是理论,它已经深刻地改变了我们的世界。”

广义相对论: 这个稍微复杂一点,但也可以有通俗的理解。
引力不是力,是时空的弯曲: 你可以打个比方:“想象一下,我们平时以为引力是地球把你拽着。相对论说,其实不是。它说,有质量的东西,比如地球,会把它周围的时空‘压弯’,就像一个重物放在一张拉紧的床单上一样。我们之所以会‘掉’向地球,是因为我们沿着这个弯曲的时空在运动。”
光线也会被引力弯曲: 你可以讲这个很酷的例子:“所以,连光线经过大质量物体(比如太阳)附近时,它的路径也会被太阳造成的时空弯曲‘拐’一下。爱因斯坦预测了这一点,后来科学家们通过观测日食时星光经过太阳附近的偏折角度,验证了这个理论。这就像,你扔出去的球,本来是直线,但如果它经过一个非常巨大的‘山丘’,它的路径也会被这个山丘‘压’得弯一下。”

2. 强调相对论的“普及度”和“可学性”:

不是只有霍金懂: 你可以跟他说:“霍金确实是相对论和宇宙学领域的泰斗,他的贡献非常巨大。但是,全世界有成千上万的物理学家、天文学家,以及大量的大学物理系学生,都在学习和研究相对论。你如果在大学里读物理专业,相对论是必修课。很多人都能掌握它的核心概念和计算方法,只不过要在最前沿的领域做出突破,那就需要极高的天赋和努力了。”
有各种普及读物: 你可以推荐一些相对论的科普书籍或者纪录片。比如卡尔·萨根的《宇宙》系列,或者一些写给大众的物理科普书,它们会用更直观、更形象的方式来解释相对论。你也可以说:“你看,市面上有很多书都在讲相对论,各种版本都有,有写给小孩的,有写给普通人的。如果它真的那么高不可攀,这些书早就没人看了。”
重要的不是公式,是思想: 你可以指出,对于我们普通人来说,理解相对论的核心思想比记住那些复杂的数学公式更重要。就是“时空是相对的”,“光速是绝对的”,“质量和能量可以转化”这些颠覆性的认知。这些思想的转变,本身就很有价值。

3. 打个比方,说明相对论的“现实意义”:

和汽车的关系: 你可以打个比方:“就像汽车刚发明的时候,很多人觉得这东西太复杂了,只有工程师才能造出来。但现在呢?普通人也会开车,会保养。相对论也是一样,它刚出来的时候,很多人觉得是天书,但随着时间推移,我们的理解能力在进步,科普也在进步,它就不再那么‘神秘’了。只不过,你要是想造一辆最先进的跑车,那肯定需要顶尖工程师的。”

4. 鼓励他自己去了解:

“你也可以试试了解一下嘛”: 可以鼓励他不要被“高深”的标签吓到。“你可以看看一些科普视频,或者找本通俗的科普书随便翻翻,也许你会发现,其实里面讲的道理并没有那么可怕,甚至还有点意思。”
激发好奇心: 你可以问他:“你不好奇为什么GPS要考虑相对论?不好奇为什么有原子弹吗?这些都跟相对论有关呢。”

关键是要传递一种信息:相对论并非是只有少数天才才能染指的禁区,它是有脉络可循的,有通俗易懂的解释方式,并且已经深刻地影响了我们的世界。与其把它看作一座高不可攀的山峰,不如把它看作一个我们通过努力可以逐步攀登、理解的知识体系。

你可以用比较轻松、朋友间的语气跟他聊,不要显得像是在“教育”他,而是像在分享一些新奇的知识。让他明白,他的同学(也就是你)也可以对这些“高深”的科学产生兴趣,并且能够理解其中一部分。这本身就是一种进步,而不是非得成为霍金。

网友意见

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让他去看《时间简史》,霍金自己在书中都承认现在不同了,每年都有很多物理系学生学习并掌握了相对论。

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