其實(shí)，愛因斯坦本人曾經(jīng)出過(guò)一本書《狹義與廣義相對(duì)論淺說(shuō)》，如果想詳細(xì)了解相對(duì)論的前世今生，可以拜讀這本身，會(huì)有一種與大師面對(duì)面對(duì)話的感受，別有一番風(fēng)味。

愛因斯坦和相對(duì)論，幾乎完全可以劃等號(hào)，都是偉大的象征。關(guān)于愛因斯坦是如何構(gòu)建出偉大的相對(duì)論的，過(guò)程肯定相當(dāng)復(fù)雜，也不是一兩句話能說(shuō)得清楚的，詳細(xì)解說(shuō)的話，估計(jì)需要長(zhǎng)篇論文才行，顯然，這對(duì)于普通的科學(xué)愛好者來(lái)講并不友好。

科普，還是要以通俗為主，在通俗的基礎(chǔ)上盡可能做到嚴(yán)謹(jǐn)。所以，在這里我就盡可能長(zhǎng)話多說(shuō)，用通俗的語(yǔ)言把愛因斯坦創(chuàng)建相對(duì)的過(guò)程濃縮出來(lái)。

愛因斯坦對(duì)前輩麥克斯韋是相當(dāng)崇拜和欣賞的，我們都知道，麥克斯韋創(chuàng)建了電磁理論，統(tǒng)一了電和磁，尤其是他提出的麥克斯韋方程組，堪稱人類歷史上最偉大最美的方程。

而愛因斯坦對(duì)麥克斯韋方程組更是癡迷不已，而麥克斯韋方程組推導(dǎo)出來(lái)的光速計(jì)算公式，更是讓愛因斯坦有些驚訝和不解。

該公式表明，光速是一個(gè)常數(shù)，只與真空的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率有關(guān)，而與參照系沒有任何關(guān)系。

這就很奇怪了，在牛頓經(jīng)典力學(xué)提下下，時(shí)空是絕對(duì)的，同時(shí)任何速度都是相對(duì)的，都需要有參照系才有意義。比如說(shuō)，我們平時(shí)所說(shuō)的速度都是默認(rèn)地面為參照系，在我們的固有思維里，沒有參照系的速度是毫無(wú)意義的。

但光速看起來(lái)如此特殊，它是不需要參照系的，是絕對(duì)的。

光速的這種特殊性意味著什么？意味著“要么牛頓經(jīng)典力學(xué)錯(cuò)了，要么麥克斯韋方程組錯(cuò)了”。

而不管哪個(gè)錯(cuò)了，對(duì)于當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界來(lái)講都是災(zāi)難性的，前者統(tǒng)治了物理學(xué)界幾百年，很多物理學(xué)家都視牛頓經(jīng)典力學(xué)為神明。而后者統(tǒng)一了電磁學(xué)，同樣偉大。

怎么辦？當(dāng)時(shí)的很多物理學(xué)界大佬哪個(gè)都不敢得罪，于是不斷在牛頓經(jīng)典力學(xué)和麥克斯韋方程組之間來(lái)回?fù)u擺，左右逢源，通過(guò)各種方式試圖調(diào)和兩者之間的矛盾，而“以太”的概念就是在這種背景下出現(xiàn)的，以太是假設(shè)的概念，被認(rèn)為是光速的參照系，也是絕對(duì)靜止的參照系。

但是以太的概念不但沒能解決牛頓經(jīng)典力學(xué)和麥克斯韋方程組之間的矛盾，反而引發(fā)了更多更大的問(wèn)題，最關(guān)鍵的是，在物理學(xué)家進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，根本無(wú)法證實(shí)以太的存在，比如說(shuō)著名的邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)。

顯然，越來(lái)越多的事實(shí)表明，牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)，絕對(duì)時(shí)空觀已經(jīng)站不住腳了，但想讓當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界放棄絕對(duì)時(shí)空觀談何容易？

還是得偉大的愛因斯坦出面，他天才的大腦提出了顛覆性的相對(duì)時(shí)空觀，直接拋棄了牛頓力學(xué)體系下的絕對(duì)時(shí)空觀，在光速不變?cè)砗拖鄬?duì)性原理的前提下，提出了偉大的狹義相對(duì)論。

而狹義相對(duì)論體系下的很多公式，比如說(shuō)鐘慢效應(yīng)公式，尺縮效應(yīng)公式，質(zhì)增效益公式等，其實(shí)都只是純數(shù)學(xué)推算，推導(dǎo)的過(guò)程并不復(fù)雜，《狹義與廣義相對(duì)論淺說(shuō)》這本書籍里也有推導(dǎo)過(guò)程，有興趣的可以看看，看過(guò)之后你自己也可以完全推導(dǎo)出來(lái)，甚至都不涉及任何復(fù)雜的運(yùn)算。

不過(guò)，愛因斯坦對(duì)于狹義相對(duì)論并不滿意，因?yàn)楠M義相對(duì)論只適用于慣性系，但在現(xiàn)實(shí)世界，慣性系其實(shí)是不存在的，它只是理想狀態(tài)的參照系。在現(xiàn)實(shí)世界，引力無(wú)處不在，所以要想讓狹義相對(duì)論在非慣性系中同樣適用，必須把引力考慮進(jìn)去。

而這時(shí)候就是真正體現(xiàn)愛因斯坦天才顛覆性大腦思維的時(shí)候。他發(fā)現(xiàn)，在引力場(chǎng)中，物體受到的引力與質(zhì)量成正比，于是，在引力場(chǎng)中，自由落體的物體就可以看做是一個(gè)慣性參照系。

這個(gè)結(jié)論其實(shí)得益于愛因斯坦觀察到的一種現(xiàn)象：等效原理，說(shuō)白了就是“慣性質(zhì)量”與“引力質(zhì)量”其實(shí)是一回事，兩者是等效的。

舉個(gè)例子，你在一個(gè)密閉箱子里，箱子以9.8的加速度向上加速，你在箱子里的感受與站在地面上靜止不動(dòng)的感受是完全相同的，你也無(wú)法區(qū)分自己到底是站在箱子里，還是靜止在地面上。

等效原理看起來(lái)很簡(jiǎn)單，說(shuō)出來(lái)我們都能理解，但其實(shí)一點(diǎn)也不簡(jiǎn)單，這讓愛因斯坦直接洞察到了引力的本質(zhì)：時(shí)空彎曲。當(dāng)然，這個(gè)過(guò)程對(duì)于愛因斯坦來(lái)講是相當(dāng)漫長(zhǎng)復(fù)雜的，直到他了解到了黎曼幾何，才讓愛因斯坦找到合適的數(shù)學(xué)工具來(lái)描述時(shí)空彎曲。

與狹義相對(duì)論相比，廣義相對(duì)論要復(fù)雜很多，涉及高等數(shù)學(xué)，比如說(shuō)黎曼幾何，張量，微積分等，其中引力場(chǎng)方程的求解更為復(fù)雜，晦澀難懂，即便是愛因斯坦本人也只是利用近似的方法進(jìn)行求解。

愛因斯坦的相對(duì)論誕生一百多年來(lái)，受到了各種質(zhì)疑，尤其是一開始，更是質(zhì)疑聲不斷，但相對(duì)論經(jīng)受住了質(zhì)疑，在一百多年的時(shí)間里仍舊屹立不倒。科學(xué)家們的觀測(cè)一次又一次地印證了相對(duì)論當(dāng)時(shí)的預(yù)測(cè)，也都證實(shí)了相對(duì)論的可靠性。

最后我還想說(shuō)，短短的一篇科普文顯然不足以描述愛因斯坦創(chuàng)建相對(duì)論的過(guò)程，所以，如果有興趣，還是希望你能拜讀一下《狹義與廣義相對(duì)論淺說(shuō)》，里面詳細(xì)描述了愛因斯坦創(chuàng)建狹義和廣義相對(duì)論的過(guò)程。