我们继续介绍物理学家蒙洛迪诺的经典著作：《思维简史》。今天我们分享这本书的最后一个部分内容：从已知的世界到未知的世界。
从伽利略以后的几百年，我们的各门学科得到了飞速发展，尤其物理学发展到牛顿力学理论问世以后，几乎所有物理学家都认为，物理学的研究已经接近尾声。
当时的科学家们甚至认为物理学的大厦已经基本建成，剩下的工作只不过是修修补补而已。而稍微不协调的只有物理学天空上小小的"两朵乌云"。
但是正是这两朵乌云却揭开了物理学革命的序幕：一朵乌云产生了量子论，另一朵乌云产生了相对论。
量子论和相对论的诞生，使整个物理学面貌为之一新。而这两朵乌云都和一个人有密切的关系，他就是爱因斯坦。
01
什么是狭义相对论
爱因斯坦1879年出生于德国的犹太家庭，他在瑞士专利局工作期间发表了三篇，对当今物理学影响深远的论文，其中最为著名的就是相对论了，准确的说应该是狭义相对论，什么是狭义相对论，它又是怎么颠覆牛顿的运动定律的呢？
在解释相对论之前，我们要了解个前提条件，就是在此之前，物理学家麦克斯韦已经证明光速是恒定的，而且光速的恒定是跟测量者的位置和速度都是没关系的。
也就是说，不管你是在飞机上测试，还是站在原地测试光速，光的速度总是恒定的，大约是30万公里每秒。
有了这个前提，让我们来了解一下神奇的狭义相对论。
想象一下，你正在火车站的月台上，一列火车呼啸而过，火车的速度假设是100米/秒。一名乘客在火车上以每秒5米的速度往前走，在月台上的你看来，这名乘客的移动速度是105米每秒。这个很好理解，就是火车的移动速度加上乘客的移动速度。这完美符合牛顿力学里最基本的速度叠加原理。
但是问题来了，如果这个时候，火车上行走的不是乘客，而是光呢？
比如乘客在火车上打开手电筒，那这时候在月台上的你，观察到的光的速度是不是变成，光速再加上火车移动的速度了呢？那这个速度不就大于光速了吗？
这和前面讲的光速恒定的原理就矛盾了，那爱因斯坦是如何解释这个矛盾的呢？
02
牛顿力学和相对论力学
我们都知道，速度等于距离除以时间，而麦克斯韦的理论又说光的速度是固定的，那么就是说，距离和时间同时变化了，也就是说移动的物体的时间和距离都会变，但它们的比值，也就是光速是恒定不变的。
爱因斯坦表示，世界上没有通用的钟表或者通用的米尺，所有这样的测量都取决于观察者的运动。
我们每个人观察和测量的结果只不过是我们自己的个人观点，而不是一个所有人都认同的事实。这就是爱因斯坦狭义相对论的精髓。
狭义相对论认为时间不是绝对的，每个人的时间都有微小的差别。
爱因斯坦指出，随着物体线性运动速度的加快，时间会变慢。
后来使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动，然后进行比较这两个钟表时会发现，静止的钟表总比另一个稍微快一点。
不仅移动物体的时间会变慢，它的长短也会变短。爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。
现在我们知道，牛顿的力学体系其实是有它的适用范围的，它只能在低速宏观的条件下使用，而当物体以接近光速运动的时候牛顿的力学就会时效，因为它与光速恒定的原理矛盾了，这时候我们要用相对论力学来修正它。
我们也可以理解为，牛顿力学是相对论力学在速度远小于光速时候的一个特例。
03
什么是量子力学
爱因斯坦不仅创立了相对论，还提出光量子假说和解决了光电效应问题，并在1921年获得了诺贝尔奖。爱因斯坦被公认为是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家。
1999年12月26日，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。
说完了相对论，接着让我们简单了解一下什么是量子力学。
如果说牛顿的物理系统是宏观世界的物理学，那么量子理论就是微观世界的物理学。
牛顿的力学理论认为，所有物体的运动变化都是可以精确测量的，世界就像精确运行的钟表，而量子力学颠覆了这种观念，带来了重要的“不确定性”思维。
我们讲到举一个例子，比如你现在的客厅里有一只猫，我们通常认为，一个物体的存在有一个确定的空间位置，这种存在，是不以人的意志为转移的、是客观的，要么这只猫在客厅，要么不在，总之它不可能既在客厅，又不在客厅，这是我们通常认为不可能的，而在微观世界的量子理论看来，这种情况是真实存在的。
在微观世界里，当我们试图去测量电子的位置时，科学家们发现根本无法办到，因为我们测量这一动作，会影响电子的位置，也就是电子的位置是随着我们的观察而随机变化的。
在微观世界，粒子的运动变化是完全随机和不确定的。
当然这样的现象不仅你不相信，就连爱因斯坦也不敢相信，他不相信在规律变化的世界里，还存在者一种随机和不确定性的世界观，于是有了那句名言：上帝从不掷骰子。
04
量子论是现代物理学的两大基石之一
量子论是现代物理学的两大基石之一。量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。
量子论揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。
它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收和辐射等。
量子理论也成为了包括计算机、互联网、卫星和手机以及所有电器技术的基础理论，为人类科技的发展奠定了坚实的基础。
牛顿的力学理论让我们以为，世界像钟表一样精确运行，我们对自然是完全可以掌控和计算的；而量子理论告诉我们，人类已知的东西是非常有限的，微观世界充满了随机性，我们已知的物质只占到了宇宙的5%，还有95%我们根本不知道是什么，我们也无法控制。
宇宙是一个充满非凡秘密的地方，人类对宇宙的认知还只是冰山一角，还有更加广阔的未知领域等待着我们去探索。
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