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造物者的奥秘——写在广义相对论诞生100周年

当你仰望繁星密布的夜空、环顾神秘莫测的宇宙，你可能会提出种种疑问：星星到底有多少？宇宙究竟有多大？实际上，从远古时代起，人类就开始了对天体运行及宇宙起源的探索和思考，无论是西方旧约中的上帝创世纪，还是中国神话中的盘古开天地，都将天地宇宙描述成处于永恒的运动和变化之中。即使后来人类掌握了科学这个锐利的武器，也仍然赋予宇宙以动态的图像，而非静止和一成不变的。既然宇宙处于不停的变化之中，那么，它变化的历史如何？它是否有一个起点和终点？它是如何演化成我们现在所观察到的这种形态的？它未来的命运如何？对这一大串问题，也许每种宗教，甚至每个人都有自己的说法。但我们更感兴趣的是，科学家们如何回答这些问题，更为具体地说，物理学家们是如何回答这些问题的？

科学是人类走向文明过程中创造的奇迹，是古往今来成百上千个科学家心血和智慧的结晶。科学研究探索的是万物之本。万物之本是什么？从古到今，不同学派给出了不同答案。毕达哥拉斯认为“万物皆数”。但万物皆由物质构成，万物之本应与研究物质的物理学有关。物理学是“究物之理”的科学，探讨研究从无限小的微观世界到无限大的宏观世界，担当了“上穷碧落下黄泉”的艰巨任务。

在物理学中，有一个伟大的物理学家的名字，写在了每一个现代基础物理理论的篇章中，他就是爱因斯坦。

其实，何止是物理学。在伟大的科学巨匠中，爱因斯坦在公众中的影响力无人能比，他的头像连小学生都认识，他的名字家喻户晓。如今，这位伟人离开这个世界已经超过半个世纪了，他所作出的几项最杰出的贡献，包括1905年提出光电效应和狭义相对论，以及1915年建立的广义相对论，也都已经是一百年之前的故事了。

尽管每个人都知道爱因斯坦的名字，但却未必了解他的工作。就此而言，爱因斯坦和牛顿在公众心目中的印象不一样。经典的牛顿力学实例，在日常生活中随处可见：当你坐在加速运动的汽车上，能感觉到力的作用，你知道如何运用牛顿第二定律来计算加速度和力的关系；当你和对面跑过来的朋友撞在一起，大家都感觉伤害痛楚时，你会用牛顿第三定律，即作用力等于反作用力来解释这个现象，因为那是中学物理的内容。但如果问你，爱因斯坦对物理学的贡献到底是些什么呢？那就不是人人都能说出一个所以然的了。也许很多人都能用一个词汇来回答这个问题：相对论啊。然而，相对论又是什么呢？爱因斯坦为什么想到了要创立两个相对论呢？相对论在物理学中以及各门科学、各行各业中有哪些应用？这两个理论与我们的现实生活能关联起来吗？大多数人可能就难以回答了。