這本書一共講了三個部分的內(nèi)容，第一部分我們重點談到了，是人類的好奇心和求知欲，帶來了科學(xué)思維的出現(xiàn)，讓人類和其他動物在思維上逐漸拉開差距。我們從占星術(shù)發(fā)展出了天文學(xué)，從煉金術(shù)發(fā)展出了化學(xué)等等。第二部分的內(nèi)容，我們講到了，亞里士多德開創(chuàng)了人類理性的思維，而伽利略則開創(chuàng)了以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)精神。

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從伽利略此后的幾百年，我們的各門學(xué)科得到了飛速發(fā)展，尤其物理學(xué)發(fā)展到牛頓力學(xué)理論問世以后，幾乎所有物理學(xué)家都認為，物理學(xué)研究已經(jīng)接近尾聲。當時的科學(xué)家們甚至認為物理學(xué)的大廈已經(jīng)基本建成，剩下的工作只不過是修修補補而已。而不協(xié)調(diào)的只有物理學(xué)天空上小小的'兩朵烏云'。但是正是這兩朵烏云卻揭開了物理學(xué)革命的序幕：一朵烏云下降生了量子論，緊接著從另一朵烏云下降生了相對論。量子論和相對論的誕生，使整個物理學(xué)面貌為之一新。而這兩朵烏云都和一個人有密切的關(guān)系，他就是愛因斯坦。

愛因斯坦

1879年出生于德國猶太家庭的愛因斯坦，在瑞士專利局工作期間發(fā)表了三篇對當今物理學(xué)影響深遠的論文，其中最為著名的就是關(guān)于相對論的了，準確的說應(yīng)該是狹義相對論。那你知道什么是狹義相對論，它又是怎么顛覆牛頓的定律的呢？

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在解釋相對論之前，我們要了解個前提條件，就是在此之前，物理學(xué)家麥克斯韋已經(jīng)證明光速是恒定的，而且光速的恒定是跟測量者的位置和速度都是沒關(guān)系的。也就是說，不管你是坐在飛機上測試，還是站在原地測試光速，它的速度總是恒定的大約是30萬公里每秒。有了這個前提，讓我們來了解一下神奇的狹義相對論。

想象一下，你正在火車站的月臺上，一列火車呼嘯而過，火車的速度假設(shè)是100米/秒。一名乘客在火車上以每秒5米的速度往前走，在月臺上的你看來，這名乘客的移動速度是105米每秒。這個很好理解，就是火車的移動速度加上你的移動速度。這完美符合牛頓力學(xué)里最基本的速度疊加原理。但是問題來了，如果這個時候，火車上行走的不是你，而是光呢？比如你在火車上打開手電筒，那這時候在月臺上的你，觀察到的光的速度是不是變成，光速再加上火車移動的速度了呢？那不是大于光速了？這和前面講的光的速度，在任何位置測量都是恒定不變的原理就矛盾了呀。給大家三秒鐘再回憶和思考一下剛才的邏輯。

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那愛因斯坦是如何解釋這個矛盾的呢？

我們都知道，速度等于距離除以時間，而麥克斯韋的理論又說光的速度是固定的，這就告訴我們在測量距離和時間時，不會存在普遍的一致性。也就是說移動的物體的時間和距離都會變，但它們的比值，也就是光速是恒定不變的。愛因斯坦表示，世界上沒有通用的鐘表或者通用的米尺，所有這樣的測量都取決于觀察者的運動。我們每個人觀察和測量的結(jié)果只不過是我們自己的個人觀點，而不是一個所有人都認同的事實。這就是愛因斯坦狹義相對論的精髓。

狹義相對論認為時間不是絕對的，每個人的時間都有微小的差別。愛因斯坦指出，隨著物體線性運動速度的加快，時間會變慢。后來使用同步原子鐘已證實了這個結(jié)論的正確性，將一個鐘表留在地面上，而攜帶另一個以很快速度移動，如在飛機上，然后進行比較，靜止的鐘表總比另一個稍微快一點。不僅移動物體的時間會變慢，它的長短也會變短。愛因斯坦指出，任何物體以光速運動時，其長度將會縮短為零。

現(xiàn)在我們知道，牛頓的力學(xué)體系其實是有它的適用范圍的，它只能在低速宏觀的條件下使用，而當物體以接近光速運動的時候牛頓的力學(xué)就會時效，因為它與光速恒定的原理矛盾了，這時候我們要用相對論力學(xué)來修正它。我們也可以理解為，牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在速度遠小于光速時候的一個特例。

愛因斯坦不僅創(chuàng)立了相對論，還提出光量子假說和解決了光電效應(yīng)問題，并在1921年獲得了諾貝爾獎。愛因斯坦被公認為是繼伽利略、牛頓以來最偉大的物理學(xué)家。1999年12月26日，愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為“世紀偉人”。

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說完了相對論，接著讓我們簡單了解一下什么是量子力學(xué)。如果說牛頓的物理系統(tǒng)是宏觀世界的物理學(xué)，那么量子理論就是微觀世界的物理學(xué)。牛頓的力學(xué)理論認為，所有物體的運動變化都是可以精確測量的，世界就像精確運行的鐘表，而量子力學(xué)顛覆了這種觀念，帶來了重要的“不確定性”思維。

量子力學(xué)為什么帶來了不確定性？我們講到舉一個例子，比如你現(xiàn)在的客廳里有一只貓，我們通常認為，一個物體的存在有一個確定的空間位置，這種存在，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的、是客觀的，要么這只貓在客廳，要么不再，總之它不可能既在客廳，又不在客廳，這是我們通常認為不可能的，而在微觀世界的量子理論看來，這種情況是真實存在的。

你是不是覺得非常神奇？

在微觀世界里也是一樣，當我們試圖去測量電子的位置時，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)根本無法辦到，因為我們測量這一動作，會影響電子的位置，也就是電子的位置是隨著我們的觀察而隨機變化的。在微觀世界，粒子的運動變化是完全隨機和具有不確定性的。當然這樣的現(xiàn)象不僅你不相信，就連愛因斯坦也不敢相信，他不相信在規(guī)律變化的世界里，還存在者一種隨機和不確定性的世界觀，于是有了那句名言：上帝從不擲骰子。

在牛頓力學(xué)體系中，能量的吸收和釋放是連續(xù)的，物質(zhì)可以吸收任意大小的能量。后來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，其實能量真實的吸收和釋放，只能夠以某個的量級為最小單位，一份一份的吸收和釋放，并不是連續(xù)的，這就導(dǎo)致了牛頓力學(xué)在大尺度上和實驗符合的很好，但在小尺度上偏差很大，所以微觀世界粒子的運動變化并不遵循牛頓的經(jīng)典理論。所以薛定諤在普朗克的量子理論體系上建立了薛定諤方程，從而開辟了量子力學(xué)。當然量子力學(xué)非常艱深，我們只是粗略和簡單地描述了一下，具體的我們就不展開了。

量子論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基石之一。量子論給我們提供了新的關(guān)于自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質(zhì)世界的基本規(guī)律，為原子物理學(xué)、固體物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。它能很好地解釋原子結(jié)構(gòu)、原子光譜的規(guī)律性、化學(xué)元素的性質(zhì)、光的吸收與輻射等。量子理論也成為了包括計算機、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星和手機以及所有電器技術(shù)的基礎(chǔ)理論，為人類科技的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

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牛頓的力學(xué)理論讓我們以為，世界像鐘表一樣精確運行，我們對自然是完全可以掌控和計算的；而量子理論告訴我們，人類已知的東西是有限的，微觀世界充滿了隨機性，我們已知的物質(zhì)只占到了宇宙的5%，還有95%我們根本不知道是什么，我們也無法控制，宇宙是一個充滿非凡秘密的地方，有太多未知的可能，唯有通過人類的好奇心和求知欲去探索和發(fā)現(xiàn)。

好了，這本書的內(nèi)容我們就介紹到這來，讓我們來簡單回顧一下今天的內(nèi)容。

首先，我們講到了，人類從幾百萬年前的大猩猩開始，經(jīng)歷了直立人、智人，最后一批智人進化成了我們現(xiàn)在的人類，在這一系列進化過程中，人類不僅進化出了發(fā)達的大腦，還讓我們掌握了語言和文字，而且更重要的讓我們發(fā)展出了更高級別的思維能力，思維能力的差異讓我們 和其他物種拉開了差距，從而站到了地球食物鏈的頂端，而這一切的背后，人類的好奇心和求知欲是驅(qū)動科學(xué)思維出現(xiàn)的源泉和根本，也就是人類不僅會問為什么，而且還會去探尋問題的答案。

其次，我們講到了，從人類開創(chuàng)了科學(xué)思維以后，人類文明得到了空前進步，我們也展開了對宇宙全方面的求知和探索。從天文學(xué)、物理學(xué)、到化學(xué)和生物學(xué)，人類求知和探索的腳步從未停歇，人類的科學(xué)思維也從以亞里士多德的定性研究，逐漸演變到了以伽利略為代表的定量研究，也就是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)研究。這使得人類探索世界更進一步，甚至有人認為，到了牛頓的力學(xué)理論，我們對于世界的探索已經(jīng)接近尾聲，離解開上帝最后一塊面紗越來越近了。而實時證明并沒有那么簡單。

最后，我們講到了，以愛因斯坦為代表的近現(xiàn)代科學(xué)家們開創(chuàng)了相對論和量子論，打開了人類探索世界的新領(lǐng)域。在相對論的帶領(lǐng)下，我們才意識到，牛頓的力學(xué)體系只是在低速宏觀下的特殊狀態(tài)，在高速的狀態(tài)下，事物的運動變化并不遵循牛頓的運動定律；而在微觀世界，我們的世界觀再一次被顛覆了，和牛頓力學(xué)描述的宏觀世界不同，量子力學(xué)所描述的微觀世界具有高度的不確定性。我們才意識到，人類對宇宙的認知還只是冰山一角，還有更加廣闊的未知領(lǐng)域等待著我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>