本章之所以叫做不得不说的废话，那就是因为这章的内容跟相对论本身并不直接相关，如果你完全跳过不看，直接从第二章开始看起，也不会觉得有任何缺失的地方，但我又不得不写。本章的内容对于你理解相对论会有莫大的帮助，看似有点扯远的内容恰恰是教会我们如何用一种正确的思维去阅读，甚至去“挑刺”。

关于相对论的谣言粉碎机

一、某些伪哲学家最喜欢说的一句话就是：“伟大的爱因斯坦发现了这个世界的奥秘：‘世间万物都是相对的，没有什么是绝对的。’”

胡说八道！尤其是每当我跟某些人说“这是不会变的”的时候，对方告诉我爱因斯坦的相对论禁止这种想法。我就忍不住大喊一声：“胡说八道，谁告诉你爱因斯坦说过这句话，别给爱因斯坦脸上抹黑！”事实上，爱因斯坦在晚年一直很不喜欢别人把他的理论叫做“相对论”，他自己觉得他的这个理论应该叫做“不变论”，因为他的理论中最重要的部分是那些数学方程式中的不变量。爱因斯坦深以为自豪的是他发现了宇宙中一些永恒不变的常量，更何况整个相对论都是从“在真空中光的传播速度恒定不变”这一实验基础上发展而来的。如果当年相对论真的如爱因斯坦所希望的那样叫做了“不变论”，我很想知道伪哲学家们是否又要说：“伟大的爱因斯坦发现了这个世界的奥秘：不管世界怎么变化，永恒的永远就是永恒的。”

二、有很多人认为相对论是用来造原子弹的理论，爱因斯坦正是现在人类面临的核危机的罪魁祸首。日本大地震导致的福岛核电站的泄漏又一次带来了很多这样的谣言，例如“要不是爱因斯坦，要不是相对论，何至于此”。

我只能表示无语。事实是关于原子弹，爱因斯坦唯一做过的一件事情是在一封由西拉德起草写给美国总统罗斯福的信上签了字，这封信主要讲的是希特勒有可能正在研制一种威力巨大的“新型炸弹”，如果研制出来，很有可能改变二战的进程，美国也应该组织力量进行研制，以阻止可怕的灾难性后果。而相对论只不过是对这种新型炸弹为什么会有如此巨大的威力的一种理论解释，即便没有相对论，这种炸弹也一样能造出来，只不过人类不知道为什么其威力如此巨大而已。这就好比我放了一个屁，把自己臭死了，大家都百思不得其解这个屁为什么会这么臭，直到有一天化学家和生物学家通过研究发现了臭屁的原理，但是没有理论仍然不能阻止我放出臭死自己的这个屁。正如有着“活着的爱因斯坦”之称的霍金指出的那样：把原子弹归咎于爱因斯坦的相对论，就如同把飞机失事的责任归咎于牛顿的万有引力定律一样（参见霍金《果壳中的宇宙》）。

你必须了解的四个概念

波普尔的证伪说——科学与伪科学的量尺。

波普尔是一个著名的科学哲学家，他阐明了一个被现在科学界广为接受的道理：所有的物理规律（或者说科学定律）都是永远无法被“证实”的，通俗来讲就是科学规律永远不可能用摆事实讲道理的方法来给你证明，尤其是证明给那些伪哲学家们。乍一听这个说法，似乎很难理解，其实很好理解。比如说我现在发现了一个科学规律：天下乌鸦一般黑。那我怎么证明这个规律呢？我只能到全世界去抓乌鸦的样本，每抓到一只都发现是黑的，然后我就跟你说：“你看，我从全世界抓了那么多的乌鸦，无一不是黑的，这下你总该相信我关于天下乌鸦一般黑的理论了吧？”你说：“不，你又没有把地球上的所有乌鸦都抓来给我看，你怎么就知道没有一只白色的乌鸦呢？就算你把地球上所有的乌鸦都抓来了，你怎么能知道宋朝的乌鸦也都是黑的呢？你又怎么能知道以后会不会生出白色的乌鸦呢？总之你跟我说什么都不能让我相信天下乌鸦一般黑这个理论。”波普尔说得没错，确实我无法证明这个规律是正确的，但是我可以大胆地做出一种预言，哪一天你跟我说你又在非洲的某个丛林里面抓到了一只乌鸦，不用去看，我就敢说那只乌鸦是黑的。你每抓到一只黑色的乌鸦，我只能说给“天下乌鸦一般黑”这个理论增加了一分可信度，而一旦有一天我们发现了一只白色的乌鸦，这个理论就不攻自破了。而科学理论之所以能称之为科学，首先它要能做出一些预言，而这些预言恰恰是要能够被“证伪”的，也就是说这个科学理论做出的预言是有可能被实验所推翻的。只有满足了“预言”和“证伪”这两个条件，我们才能冠以科学之名。反过来说，如果你提出的一个理论并且做出的预言是永远不可能被实验推翻的，那么这个就可以称之为伪科学了。比如说，你给出了一个理论：有一种屁放出来是香的。于是我们把全天下的人放的屁都收集过来闻一下，发现都是臭的，但是这也没法推翻你的理论，因为我们并不能证明唐朝的人放的屁也都是臭的。另外，你的这个伟大理论却不能做出一个准确的预言：在何年何月何地何人会放出一个香屁来。因此，当一个理论只能“证实”而不能“证伪”时，我们暂不能承认它是科学的，只能当做一种“见解”来对待。波普尔认为所有的物理规律都能只能算作一种“假说”，它们可以做出大量的预测，指导我们的发明创造，但总有一天会因为找到一个不符合理论的反例来要求我们修正理论，但在没有找到反例之前，我们仍然认为该理论是正确的、科学的，相对论也不例外。

奥卡姆剃刀原理——科学需要什么样的假设。

大概是800多年前吧，英格兰有一个叫奥卡姆的地方，那个地方出了一个叫威廉（这在英国是一个超级大众化的名字，就跟一个中国人叫王刚一样）的哲学家，他说了一句话一直影响着科学界直到今天，甚至开始辐射到管理学界、经济学界等，这句话的原文是“Entities should not be multiplied unnecessarily”，译成中文意思是“如无必要，勿增实体”。这就是奥卡姆剃刀原理。为啥不叫威廉原理呢？你想啊，如果中国有一个住在桃花岛的王刚讲了一个流传后世的著名道理，如果叫“王刚原理”那多煞风景，这王刚也忒大众化了，这种原理听上去就没什么吸引力，但如果叫“桃花岛原理”，给人的感觉就完全不一样了，而且从此桃花岛也就出名了，还可以大力开发旅游资源。不过你看不出奥卡姆剃刀原理有啥深奥的内涵对吧？是的，要是不解释，我也跟你们一样糊涂。但是一经解释，就发现不简单了，那是大大的有道理。

奥卡姆剃刀原理首先说的是这样一个道理，如果你发现了一个很奇怪的现象，要对它进行解释而不得不做很多各种各样的假设，可能不同的解释需要不同的假设，但是记住，根据奥卡姆剃刀原理，那个需要假设最少的解释往往是最接近真相的解释。童话《皇帝的新衣》大家都应该耳熟能详吧？看到皇帝在大街上光着屁股走路这个奇怪的现象时，总理大臣和邻居家流着鼻涕的小毛都各自有一番解释。先看总理大臣的解释：一、假设皇帝身上穿着一件世界上最华美的衣服。二、假设只有聪明人才能看见。三、假设我是蠢人。所以我看到的是光着屁股的皇帝。小毛的解释：一、假设皇帝根本没有穿衣服。所以我看到的是光着腚的皇帝。根据奥卡姆剃刀原理，小毛的解释最有可能接近真相！因为他的假设最少。奥卡姆剃刀原理还说明了另外一个道理：如果有某个条件是不能被我们感知和检测到的，那么和没有这个条件根本就是等价的。比如说，天上发生闪电的时候，李大师告诉我们，这是我发功召唤来的一条天龙正在吐火，但是这条天龙你们凡人是永远不可能看见的，也永远别想用任何科学手段检测到，只有我能看见。根据奥卡姆剃刀原理，李大师的说法和没有这条龙的存在是等价的。换句话说，我们应当把所有一切不能被我们所感知和检测的条件都毫不留情地像剃刀刮肉一样从我们的理论中刮去，毫不犹豫。奥卡姆剃刀原理从提出到现在已经过去了800多年了，这个原理是人类智慧的精华，也是帮助我们看清这个纷繁迷乱世界的“第三只眼”。我们将会在本书中看到爱因斯坦如何利用奥卡姆剃刀原理灵光闪动，他就像说破皇帝根本没有穿衣服的那个小孩（那一年他26岁，在物理界确实可以算是小孩），一语点醒整个物理界对于光速的普遍看法。如果用我的话说，奥卡姆剃刀原理说的就是——“上帝喜欢简单”。

思维实验——在大脑中运行的实验。

说到实验，你首先想到的是什么？是跟我一样永远不能忘记第一次看到老师用火柴点燃倒扣在塑料杯下面的氢气时，发出的那一声巨大的爆炸声和自己的惊呼声？还是想起传说中的伽利略在比萨斜塔上面扔下一大一小两只铁球（当然，这只是个传说而已），用它们的同时落地来推翻亚里士多德的论断“重的物体比轻的物体下落得更快”？你的脑海中一定翻腾起无数你曾经看到过或者亲自做过的实验。但是你有没有想过，有一种实验叫做“思维实验”，而正是这种思维实验极大地推动了科学的发展。我知道你心里已经开始犯嘀咕了，这就给你举例证明。关于思维实验的科学史上最著名的例子就是伽利略做的实验，用来推翻亚里士多德重物下落得更快的论断。

（以下对话纯属虚构。）

伽利略说：“亲爱的亚里士多德先生，您不是说重的东西比轻的东西下落得更快吗？那么如果我们把一个铁块和一个木块用绳子拴在一起，从高处扔下来会发生什么？按照您的说法，较轻的木块下落得慢，因此他会拖累铁块的下落，所以他们会比单扔一个铁块下落得慢一点，是不是这样？”

亚里士多德说：“没错，逻辑正确。”

伽利略说：“但是，铁块和木块拴在一起以后，总重量却要比一个铁块更加重了啊，那么岂不是他们又应该比单个铁块下落得更快？”

亚里士多德说：“呃……”

伽利略说：“这个实验我们不用实际做一下了吧，单单就在我们脑子里面做一下就可以发现您的理论是自相矛盾的。”

亚里士多德说：“你让我想想，你让我想想……”

上面就是一个思维实验的生动例子，在头脑中运行的实验有时候往往比真正的实验更具有说服力。爱因斯坦就是一个思维实验的大师，相对论的诞生和思维实验密不可分，甚至可以说没有爱因斯坦在大脑中运行的那些实验，相对论就不可能诞生。在本书中，我将带你一起领略很多奇思妙想的思维实验，感受头脑风暴所带来的快乐。

佯谬——乍一看肯定是不对的，但没想到确是真的。

在物理学里面，经常会遇到一些很有趣的事情，这些事情总是一开始让你觉得是不可能发生的，但恰恰最后又被实验证明是千真万确的。像这样的事情，中文里面有一个词就叫做“佯谬”。佯，就佯装伪装的意思；谬，就是谬误错误的意思；佯谬就是佯装是错误的，其实是正确的。在我们这本书中，会出现很多有趣的佯谬。我们先举一个统计学中著名的佯谬的例子给大家看（本例子来源于果壳网）：

我高考终于考完了，考得相当不错呢，终于到了填写志愿的时候，东方大学（简称东大）和神州大学（简称神大）都是我向往的学校，录取分数都差不多，到底第一志愿要填报哪所大学呢？想来想去，为了终生大事我决定报考女生更多的大学，于是我开始在网上搜索两个大学的数据进行研究。“物理系，东大男女比例（就是男生数量比上女生数量）大于神大（东大是5：1，神大是2：1，两所学校物理系都是男生多）；外语系，东大男女比例又是大于神大（东大是0.5：1，神大是0.2：1，两所学校外语系都是女生多，但东大的男女比例更大一点）……哇，怎么所有专业东大的男女比例都高于神大啊？那还犹豫什么呢，我肯定报神大了！”两个月后我顺利地进入了神州大学，正当我得意于我的选择的时候，我悲剧地看到了一份资料，上面写得清清楚楚：东大的整体男女比例小于神大。我靠，什么？！有没有搞错？怎么可能东大的所有专业男女比例都高于神大，但是整体男女比例却低于神大了呢？！不带这样玩我的！！肯定是哪里算错了吧？于是我拿出计算器狂敲，却发现网上的数据没错，我也没有算错数据，结果却是千真万确的。这种情况真的可能发生吗？是的，这就是著名的统计学上的“辛普森佯谬”，看起来不可能的事情真的发生了。

多年来，我一直有一个理想，等将来获得了财务自由，我要为中国的科普事业做点儿贡献，比如赞助一些科普作家，投资拍点科普的动画片、电视片甚至电影等等，因为我一直有一个朴素的信念，那就是中国的希望在于开启民智，而开启民智在于科普。

突然有一天，我想明白了一件事情，那就是做科普跟有没有钱完全是两件事情，没钱人有没钱人的做法，有钱人有有钱人的做法，关键在于你是去做还是不做，早一天做就是早一天实现自己的理想，早一天实现自己的理想等价于延长自己的生命。想通了这点后，我决定立即动手去做，自然，在现有条件下，写点儿科普类的文章是一个最现实的选择，我手头有一本爱不释手的曹天元写的《上帝掷骰子吗？量子物理史话》，这本书曾经在网上连载，最后结集出版。我想，我也应该以曹天元为榜样，写点东西。于是，我想到了写“相对论”，虽然我最喜欢的是天体物理学和宇宙学，但是鉴于普通人对于相对论的陌生感要远远超过天文方面的知识，因此，我决定先写一本介绍相对论的浅显文章。书的读者标定位是受过高中以上教育的普通人，我并没有写一本非常严谨的科普读物的能力，我只能按照我平常吃饭的时候跟人聊天的习惯，以一种“侃大山”的形式来聊聊相对论这个话题，因此我觉得准确地说，我这本书充其量也就能称之为一本带有点科学知识的饭后闲书，看完博得读者一笑而已。

有了这个想法以后，我马上开始动笔，我怕我自己没有毅力坚持写下去，所以不急于在网上发表，想等写了一大半以后再发到网上连载，这样对得起网友，不至于成为“太监贴”。写完第二章的时候，我拿给几个好朋友看，其中有一个朋友把我这个书稿转给了新星出版社的高磊女士，没想到高磊看过后，立即跟我取得了联系，说愿意出版这本书，这下，实在让我有点受宠若惊。有了来自出版社的压力后，我一方面不得不更加认真地对待我的写作，另一方面也对自己是一种暗示，要坚持。

5月29日动笔，到今天7月9日，终于完成了这本书，我在写后记的时候想计算一下到底是多少天，我把右下角的日历点开一看，不禁哑然失笑，还真是巧，大家看看：

刚刚好42天(不由得让人想起《银河系漫游指南》中的那个宇宙终极问题的答案，太巧了)，都不用数，一天也不多一天也不少，而且动笔的具体时刻和完稿的时刻都几乎是一模一样的，这还真是巧。这42天来，我坚持每天晚上睡觉前写两三个小时，周末则写一个通宵。说实话能坚持下来，我自己觉得并不是一件易事，因为我根本谈不上是一个作家，甚至称不上是一个写手，在写这本书之前，我从来没有一口气写过一篇超过1万字的文章，你们可以想到这么一本接近17万字的书稿对我而言是一个多么大的挑战。

我能完成这个挑战，有两个人是功不可没的。一个是我的妻子，她永远是我的第一位读者，每次我写完一段，总是她第一个阅读并且总是不忘给我以鼓励，每次她看稿的过程中发出的会心一笑，就是对我的最大安慰，当然，她也给我挑了很多基本的文法错误，她语文基本功比我好得多。她除了给我鼓励外，还得忍受我每天晚上在床头噼里啪啦的键盘敲击声和屏幕亮光，她有一点神经衰弱，睡眠很容易受到声光的影响，但是这42天来，除了有一个晚上把我赶到了书房去写以外，其他时间都默默地承受着。另一个就是新星出版社的高磊女士，是她每天成为我的第二个读者，给了我很多的鼓励和督促，如果没有她的督促，我想我肯定会借机偷懒的。我每次完成当天的写作任务后都会很惴惴然地问她：“昨晚写得还行吗？能看得下去吗？”作为第一次写书的人来说，很害怕受到打击。好在高磊作为资深编辑，深知这点，从来不给我任何打击，全是鼓励和肯定的话，甚至对我的“的地得”不分的语文水平也抱以非常宽容的态度。她宽慰我说你完全不用管“的地得”的事情，我们的审稿编辑会帮你修订。我真是大为感激，我深知如果写字的时候让我不停去考虑何时用“的”，何时用“地”，我就完了，思路完全没有办法延续。

同时也要特别感谢我的几个同事，他们为本书绘制了精美的插图，他们是平哥、大力、国华和君君，他们的工作为这本书增添了很多很多的温暖。

写到这里，我想对能坚持看到这里的用心读者说，有一件事情我没有忘记，在本书的第四章结尾的时候提出的四个问题，还有两个我没有回答，我想能坚持看到这里的读者，或许真的都是些用心的读者，你们之中估计有些人还对此念念不忘。其实那两个问题(长棍佯谬和潜水艇佯谬)的答案已经不是很重要了，长棍佯谬必须考虑重力对时空的弯曲效应，而潜水艇佯谬则要复杂得多，如果你真的有兴趣，大可在网上自己搜索答案，这并不难。本书的最大目的还是在于激发读者的求知欲和好奇心，至于多一点少一点问题的答案，其实并不是关键，如果到此时你仍然没有忘记那两个问题，说明我的目的已经达到了。还有更用心的读者可能还念念不忘前言中提到的黄伯伯奇文，但是我真心地希望你对一睹黄伯伯奇文已经丧失了兴趣，我还是不直接给出了，你说我干嘛给他做广告啊。

按照常理，我应当在后记之后开一个长长的参考书目的列表，但是我忍不住想问，这是真的有必要的吗？那些密密麻麻的注释小字，到底对我们的读者有何吸引力。我的确看了不少书，如果要列出来的话，也能开一个长长的清单，但是其实要说参考，百度百科和维基百科还有各种各样的网站是我参考最多的东西，但是我仍然觉得完全没有必要列出来。举世公认的科普经典图书比尔·布莱森【美】著《万物简史》，我在它的结尾就没有找到长长的参考书目清单，这加强了我不列那玩意儿的信念。不列参考书目我觉得还可以向广大读者表明我是一个不懂学术的普通人，对我来讲，了解科学知识就跟看美剧、打游戏、健身娱乐一样没有什么本质区别，它们都是生活的一部分，都是能给人带来享受的活动。

一个业余的、不懂学术的、大学专业是文科的人能不能写一点像科普一样的书呢？是不是只有真正的科学家或者至少是科班出身的正统科普作家才能写科普书呢？我想显然是未必的，在我看过的所有这类书籍中，恰恰是两个“外行人”写的书最好看，一个就是前面说的写((万物简史》的比尔·布莱森，还有一个就是中国人曹天元。我想，恰恰因为他们是外行人，所以他们更能知道普通人能看懂什么，看不懂什么，什么样的术语是恰当的，什么样的术语是过于专业的。

比尔·布莱森在《万物简史》的引言中给我们讲了一个他小时候的故事，说学校发下来一本地理教科书，他一下子就被一张精美的地球剖面图吸引住了，回到家里迫不及待地读了起来，可是却发现，这本书一点都不激动人心，它没有回答任何正常人脑子都会冒出来的问题：我们的行星中央怎么会冒出一个太阳？怎么知道温度的？为啥我们的地面不被烤热？为啥中间不融化？要是地心都烧空了，会不会在地面形成一个大坑，我们都掉进去呢？等等。可是作者对这些有趣的问题却只字不提，永远在那里翻来覆去地说背斜啊、向斜啊，地轴偏差啊，作者似乎是有意要把一切都弄得深不可测，并且，这似乎是所有教科书作者的一个普遍阴谋：确保他们写的决不能去接近那些稍有意思的东西，起码要回避那些明显有意思的东西。

这个故事很容易引起我们的共鸣，想想我们从小到大看过的那些教科书和指定的课外读物吧，出现最多的就是我们最讨厌的数学公式和推导(好在我们今天全都忘掉了，一个公式也没留在脑子里)，还有每本书后面都会附带大量的习题，这是一场对我们好奇心的谋杀。但是那些真正有意思的问题，那些始终在我们脑子中萦绕的朴素疑问，似乎那些书从来不愿意回答，似乎一回答那些问题就丢掉了作者的荣耀。我们其实可以改变这些。

我写书的动机很单纯，就是想让更多的人能了解一些科学知识，因此，我跟出版社约定，这本书我不取一分钱版税，所有我该得的版税全部由出版社代为用作宣传推广费用，我非常乐意为所有的读者免费打工42天。

我这一辈子最大的愿望之一是，在我老得快要死掉的时候，收到几张全世界知名的科学家的信或者卡片或者电子邮件什么的任何东西，上面说：年轻的时候曾经看过您写的一本好像是科普类的书，虽然名字和内容现在都已经想不起来了，但是我记得我当年看完以后就毅然决定投身物理学，以至于有今天的一点点小成就，非常感谢您，祝您老一路走好。

如果真有这样的一天到来，我想我会带着非常愉快的心情上路，这远比能睡进豪华骨灰盒，住进豪华墓地来得重要得多。

完。

汪洁

2011年7月9日星期六