简书-易经-相对论

我爱简书,理由很简单,就是因为这个“简”字。所谓大道至简,世界上最伟大的道理往往都是那么的简单,简单的好处是,容易搞明白而照办,从而达成这个道理希望我们达成的功效。

孔子在《易经》的系辞传里说道:

乾以易知,坤以简能;易则易知,简则易从;易知则有亲,易从则有功;有亲则可久,有功则可大;可久则贤人之德,可大则贤人之业。易简而天下之理得矣。

尽管《易经》的易字一般被解释成变易的意思,我却喜欢理解成容易,所以字面上易经和简书这两个字倒还真是对应。或许《易经》就是古代的《简书》吧。《易经》是所谓“万经之首”,中华文化的各种伟大思想,正是建立在它上面的。有一天《简书》也会成为万博之首,而汇聚现代中国人的各种伟大思想。那时我们就可以说《简书》是现代的《易经》。

我喜欢简单,不喜欢复杂,所以也总想把被人错误地搞得复杂了的东西,尽力还原成简单,所以在写《周易的故事》。

讲一个数学题,可以更形象地理解什么是简单东西被复杂化了:

两个相同的杯子A和B,每个只装半杯水,现在从A倒出1/3的水到B,然后再从B倒出1/4的水到A,然后再从A倒出1/5的水到B,如此一直倒2015次,问:两个杯子中各有多少水?

好了,这道数学题先放这儿,大家可以先想想,我们来讲另一个被复杂化的简单道理,就是相对论。

最早提出相对论的是咱中国人:

《尚书·考灵曜》“地恒动不止,而人不知,臂如人在大舟中,闭骟而坐,舟行而不觉也。”

当然,我们也没什么骄傲的,因为后来的相对论和它没有传承关系。现代相对论只可以溯源到伽利略。伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》中详细地说道:

把你和一些朋友关在一条大船的甲板下的主舱里,……船停着不动时,你留神观察,小虫都以等速向舱内各方向飞行,鱼向各方向随便游动,水滴滴进下面的罐中。……你的双脚齐跳,无论向哪个方向跳过的距离都相等。当你仔细观察这些事情之后,再使船以任何速度前进,只要运动是均匀的,也不忽左忽右地摆动,你将发现,所有上述现象都没有丝毫变化,你无法从任何一个现象来确定,船是在运动还是在停着不动。即使船运动得相当快,在跳跃时,你也将和以前一样,你跳向船尾也不会比跳向船头更省力。

这是“运动”和“静止”走出了绝对,变成了相对。但我们还是相信时间是绝对的,空间是绝对的,所以速度是叠加的。但当我们发现光速不变的时候,我们知道高速运动时,速度不是按照伽利略变换叠加,于是时空的绝对性也遇到了挑战。

假设我们有一辆30万公里长的火车,以每秒3万公里行驶,从火车尾部发一束光,同时在站台上向同一方向发一束光,一秒钟以后,我们在站台上的人,看到两束光到达的是同一位置,地面上前方30万公里的地方。

这时候问题来了,在我们站台上的人看来,火车上的观察者,在这一秒钟后看到光应该没有到达火车头部,因为火车在此期间向前走了3万公里,似乎光速小于30万公里了。但火车上的那个测量者后来告诉我们,他测的光速也是每秒30万公里。

那么,要么我们说光速变了,但光速不变的实验一直做到今天,还是说光速不变;要么我们接受时空不是绝对的了,火车上那个人他的时间和我们的不一样了,他的空间长度也和我们的不一样了,他的时空和我们的时空之间的对应关系就是所谓的洛仑兹变换。

这就是狭义相对论。当然,道理是简单的,运用它去解决物理问题确实是复杂的,就像我说《周易》是简单的,但用这些哲学道理去解决生活问题,同样也是复杂的。

那么广义相对论呢?更简单。类似“舟行而不觉也”,如果让你在外太空一艘没有重力的太空船上,而太空船正以G加速行驶,那么你的感觉就像是在行驶方向相反的一边,有个地球在吸引着你。所以到底是你在加速行驶,还是你被大质量物体吸引,你在太空船里是分辨不出来的,这就是广义相对论的提出。

我们可以说地球因为太阳的引力,围绕太阳做圆周运动,也可以说根本就没有引力,只是大质量的太阳使得这部分空间弯曲了,地球只是在这弯曲的空间里做直线运动。把引力消化进来以后,天体的运动又是只有时间和空间这两个物理量了。

弯曲空间也很好理解。理解弯曲空间,就要先知道什么是平直的空间,在平直空间里,直线距离最短。因为光速不变,如果光从A点传到B点,沿着直线传输,所花的时间最少,那这就是平直空间,但如果光A点传到B点,是沿着某一弯曲的路径所花的时间最短,那么这就是弯曲空间了。

好了,我们可以公布前面的那道数学题的答案了。其实只要我们清楚地记得分数的概念,这个题一下子就变得非常简单。半杯水的三份之一倒出去了,还剩两份,而另外那个杯子就有了四份,所以倒回去的四分之一就是原来倒进来的那三分之一,如此类推,随便他倒来倒去多少次,答案都简单易得。

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