所以爱因斯坦在奇迹年到底发生了什么事？我们在这儿就要进入到非常重要的本书的核心——什么是狭义相对论？狭义相对论的意思就是相对，这个相对是谁提出来的？很简单，牛顿三定律是它的来源。牛顿说，我是站在巨人的肩膀上发现这一切的。那个巨人，我们大部分人认为就是伽利略。伽利略认为物体是相对的，这个咱们中学都学过，比如说火车以60公里每小时的速度开过来，这边以40公里每小时的速度开过去，那么它们的相对速度是多少呢，就是100（公里每小时），这是相对运动，这个是没问题的。相对运动是相对论的一个非常重要的支柱。
我们要讲《爱因斯坦传》，首先从爱因斯坦的离世开始讲起。他是在1955年的4月18号去世的，去世以后，爱因斯坦的尸体被送去做尸检，他的尸检医生是托马斯·哈维。哈维给爱因斯坦做了尸体解剖，发现了爱因斯坦的死亡原因——因为这件事全世界都非常关心——爱因斯坦是死于腹部的动脉瘤破裂。哈维突然灵机一动，他认为：我应该留下爱因斯坦的大脑。于是他在没有跟任何人做汇报、没有经过任何审批手续的情况下，用锯子锯开，把那个完整的大脑拿回家。更神奇的一件事是，爱因斯坦的眼科大夫在爱因斯坦去世以后，手脚非常利索地把他的两个眼睛偷走了，作为自己的私人藏品保留了起来。你去问这些人，为什么你要保留爱因斯坦身体的一部分呢？因为大家已经把他当作圣人看待，爱因斯坦被人们用这种特别不科学的方法推上科学的圣坛，这也的确是一个非常具有反讽性的事情。
爱因斯坦在1879年的3月14号出生在德国的乌尔姆市，爱因斯坦小时候说话特别晚，他说话有一个特征，我相信你们在家里边观察很多不同的小孩，你会发现有的孩子说话是学会一句就说一句，想说什么就说，说出来的话都是不完整的。爱因斯坦不是，爱因斯坦是一定要把这句话在嘴里边完整地描述出来，自己光动嘴不出声，把话说全了，然后才张口说话。我见过有的孩子就是这样，他不会说那些小孩话，不会说只言片语，他永远都是要把那个话在嘴里边咕哝半天，然后才能说出来，所以他说话确实很晚。我们过去听过很多传说，说爱因斯坦小时候很笨什么的，这种传说可能也跟这个特征有关。
后来柏林人发现爱因斯坦很重要，于是就给他一个特别优厚的待遇：12000马克。你到德国来，并且担任我们院士。最重要的条件是，你不需要有任何工作量的承诺——你想干啥就干啥，爱研究就研究，不爱研究就不要研究，没关系。这么一份没法拒绝的条款，还让他当院士，让他到柏林来。爱因斯坦想了想，决定接受这份邀请，到了柏林。他给别人写信，说他们给了我一个像木乃伊一样的职位，就是那份工作什么都不用干。我觉得这事实在是没法拒绝。
如果那个速度再高一点呢？当你高到光速的时候时间就停止了，这里边有一个非常有意思的比喻。爱因斯坦说时间是第四维。假如我们手里边有个三维空间，有一只蚂蚁，这个蚂蚁在这个三维空间里边爬。请注意，假设这个蚂蚁所爬的总里程是一定的，比如说这个蚂蚁一共要爬一米，那么如果这个蚂蚁在竖着的维度上多爬了半米，那么它在平面这个维度上就会怎么样？一定会少爬半米。你把这个事想明白了以后，我们再加入一个第四维，就是时间维度的时候，你会发现如果我们在时间的维度上多跑了一些，我们在距离的维度上就会少跑一些。相应地，如果你在距离的维度上——空间维度上多跑一些呢？时间上就会短一些。这个就是狭义相对论的一个非常重要的这个结论。
什么叫“狭义相对论”？什么叫“广义相对论”？这两个的区别是什么？“狭义相对论”所解决的是匀速直线运动下的相对状况，你看他讲的火车之类的都是做匀速直线运动。但是在现实生活当中充满着加速的状况，比如说重力，就是一个典型的加速的状况。把一个炮弹扔出去，它是加速的状况。所以爱因斯坦就说，我想研究一下在加速环境之下的相对运动到底是怎么回事。根据过去牛顿的方法，用加速运动的公式就能够看到地球上加速运动的这些现象。所以我们说，在我们的肉眼可视范围之内，牛顿的理论基本上都是正确的。但是一旦上升到宇宙的层面，牛顿的东西就不太对。
所以爱因斯坦说，我得研究加速运动。因为星星都是加速运动，它在这儿转的速度不是匀速的。然后爱因斯坦就研究这件事情。这时候普朗克提醒他，你不要做，做了别人也看不懂。爱因斯坦说我一定要做。怎么做呢？爱因斯坦所用的最重要的东西，第一个支柱叫作“等效原理”。什么是等效原理？这个我有必要给大家念一下：“在牛顿死后200年的时间里边，谁也没能够解释惯性质量和引力质量的精确一致到底是怎么回事，终于有一个人对这种偶然提出了怀疑，就是爱因斯坦。”
那么爱因斯坦为什么这么了不起？这里边最重要的一个年份是1919年。1919年是爱因斯坦的“第二次诞生年”，人们说这一年是爱因斯坦的第二次诞生。他是出生在1879年的，所以在1919年的时候他40岁。那年到底发生了什么事呢？爱因斯坦在1905年的时候发表了《狭义相对论》，然后再过了几年，发表了《广义相对论》。在《广义相对论》当中，他有一个预言，他说我们不是因为引力才站在这个地球上的，而是由于一个大质量的物体所产生的周围力场、光线、时间的扭曲，所以才导致我们每个人都沿着一个曲面几何当中的短程线去运动。
我们要讲《爱因斯坦传》，首先从爱因斯坦的离世开始讲起。他是在1955年的4月18号去世的，去世以后，爱因斯坦的尸体被送去做尸检，他的尸检医生是托马斯·哈维。哈维给爱因斯坦做了尸体解剖，发现了爱因斯坦的死亡原因——因为这件事全世界都非常关心——爱因斯坦是死于腹部的动脉瘤破裂。哈维突然灵机一动，他认为：我应该留下爱因斯坦的大脑。于是他在没有跟任何人做汇报、没有经过任何审批手续的情况下，用锯子锯开，把那个完整的大脑拿回家。更神奇的一件事是，爱因斯坦的眼科大夫在爱因斯坦去世以后，手脚非常利索地把他的两个眼睛偷走了，作为自己的私人藏品保留了起来。你去问这些人，为什么你要保留爱因斯坦身体的一部分呢？因为大家已经把他当作圣人看待，爱因斯坦被人们用这种特别不科学的方法推上科学的圣坛，这也的确是一个非常具有反讽性的事情。
在这之前，爱因斯坦还曾经在伯尔尼大学做过一段时间的无薪讲师。我不明白还有这样的职位，就是你来讲课可以，但是我不给你发钱。爱因斯坦去了，教室里边坐着他的朋友，讲了大概几个月，来了一个大学生。后来朋友不来了，爱因斯坦说那我也不去了，就不教这课了，这是特别失败的一个老师。因为他在一开始试讲的时候会紧张，所以有时候会讲得不好。但是爱因斯坦开辟了一个新的讲课方法——他讲完课之后总是带着学生去咖啡馆继续讨论。他们是真爱物理学，他不像我们的教授，上完课以后就走了，为了考试而上课。他是觉得这个问题一定要跟你说清楚。很快爱因斯坦就成了炙手可热的明星，因为伯乐出现了，最早出来力挺爱因斯坦的人就是普朗克，普朗克是真正能够看得懂爱因斯坦论文的人，说这个人太了不起了。
但是爱因斯坦说，如果你要想把“相对性”和“光速不变”这两件事协调起来搞明白，想想看一定是因为时间变了，一定是因为时间是相对的。所以在高速运动的那个车上，时间被拉长了，就是时钟变慢了。我们今天所看到的太阳，我要提醒大家，我们看到的是8分钟以前的太阳。因为距离很远，那个光线从太阳射到地球上就需要8分钟。我们所看到的星星，可能那个星星已经没有了，所以你已经回到过去，你看到的是过去的事。时间和空间是可以转换的。所以爱因斯坦所做的这个狭义相对论最重要的突破点，各位现在能理解了吗？你想一想火车上拍篮球那个事你就理解了。在火车上拍的那个篮球很明显要比我在火车上看到的那个篮球走的路程要远。
咱们现在坐在这不动，你身上唯一流逝的是哪一个维度？对，你们此刻坐在这儿，唯一流逝的就是时间的维度。你在以匀速的方式变老，你在根据牛顿的那个说法不断地变老。假如你能够出去跑一跑的话，可能能够年轻一点。但是你要跑得足够快，你才能够体会到那种年轻。假如你能够坐上火箭，以1/3光速飞出去，那你就能够看到我们快速地变老，然后你就可以保持年轻。
后来因为他成为了一个名人，逐渐地开始出现了政治的因素。但是这时候有不和谐的音符开始出现，有特别多的人攻击爱因斯坦的相对论。一方面是因为科学上的分歧，更重要的是很多都是对于犹太人的反对，所以德国国内的环境变得越来越紧迫。后来他的一个好朋友，当时是德国的外交大臣，因为是一个犹太人被人枪杀。还有一个诺贝尔化学奖的得主，叫哈伯。哈伯是很有名的化学家，跟爱因斯坦关系也很好，但是哈伯就觉得他应该能够在主流社会混下去。他的办法是帮一战时期的德国研究化学武器，他觉得我都为国家做了这么大的贡献了，他的化学武器在战场上得到了应用，的确杀死了很多敌人，而且他放弃了犹太教，改信了基督教。即便是这样，最后纳粹德国依然把他逐出了国门。
米列娃其实是个非常了不起的人，因为当时，你想有几个女生能够上大学，尤其是上这种理工科名校？然后两个人坠入爱河，爱因斯坦写了特别多的情书。爱因斯坦去世以后，他的所有信件都成了文物，历史学家、物理学家都在走遍爱因斯坦走过的角角落落，把他认识的所有人所收集的爱因斯坦的信件全部都拿出来作为资料研究。他一开始追米列娃的时候真的是非常炙热，特别会写情书，写得你都不好意思读。他的父母极其反对这种婚姻，觉得不合适。但是爱因斯坦坚持要结婚，甚至他们在结婚以前都已经生了一个孩子——生了一个女儿，后来这个女儿不知所踪，就是没有一个确定的答案，有可能是夭折了，也有可能是寄存在别人家去生活，这是一个谜。
后来爱因斯坦紧随其后，提出了他的那个公式，叫E=mc²。这个公式为什么了不起呢？他用如此优雅简洁的五个符号，就给我们揭示了质量和能量之间的关系。所以在写完这个公式以后，爱因斯坦说过一句特别著名的话，他说这个宇宙最难以理解的地方，就是它竟然可以被理解。他竟然有了这么简单又优美的一种公式，就能够揭示出来这样的关系。
什么叫“狭义相对论”？什么叫“广义相对论”？这两个的区别是什么？“狭义相对论”所解决的是匀速直线运动下的相对状况，你看他讲的火车之类的都是做匀速直线运动。但是在现实生活当中充满着加速的状况，比如说重力，就是一个典型的加速的状况。把一个炮弹扔出去，它是加速的状况。所以爱因斯坦就说，我想研究一下在加速环境之下的相对运动到底是怎么回事。根据过去牛顿的方法，用加速运动的公式就能够看到地球上加速运动的这些现象。所以我们说，在我们的肉眼可视范围之内，牛顿的理论基本上都是正确的。但是一旦上升到宇宙的层面，牛顿的东西就不太对。
如果那个速度再高一点呢？当你高到光速的时候时间就停止了，这里边有一个非常有意思的比喻。爱因斯坦说时间是第四维。假如我们手里边有个三维空间，有一只蚂蚁，这个蚂蚁在这个三维空间里边爬。请注意，假设这个蚂蚁所爬的总里程是一定的，比如说这个蚂蚁一共要爬一米，那么如果这个蚂蚁在竖着的维度上多爬了半米，那么它在平面这个维度上就会怎么样？一定会少爬半米。你把这个事想明白了以后，我们再加入一个第四维，就是时间维度的时候，你会发现如果我们在时间的维度上多跑了一些，我们在距离的维度上就会少跑一些。相应地，如果你在距离的维度上——空间维度上多跑一些呢？时间上就会短一些。这个就是狭义相对论的一个非常重要的这个结论。
比如这里边有一个特别重要的、牛顿的bug，就是水星近日点的轨迹。历史上曾经出现过这样的状况：按照牛顿的公式所算出来的金木水火土的轨道都是对的，只有天王星的位置不对。天王星的位置跟牛顿算出来的不一样，但是因为牛顿太伟大了，所以没有人怀疑牛顿错了，所有的人都怀疑是天王星错。所以大家就拿望远镜在那使劲观测、使劲找，后来在遥远的地方找到了一颗蓝色的星星，就是海王星。海王星的出现就证明牛顿没有错，因为它把那个力场拉开了，所以导致天王星的位置不对。所以牛顿不会错，你看，这都是对的。但是水星近日点的轨道牛顿就是算得不对，大家依然认为肯定是没观测到，再找、使劲找，找来找去找不到，就是水星近日点那个地方永远都找不到，牛顿的这个算法就是没法解释那个问题。
所以爱因斯坦在奇迹年到底发生了什么事？我们在这儿就要进入到非常重要的本书的核心——什么是狭义相对论？狭义相对论的意思就是相对，这个相对是谁提出来的？很简单，牛顿三定律是它的来源。牛顿说，我是站在巨人的肩膀上发现这一切的。那个巨人，我们大部分人认为就是伽利略。伽利略认为物体是相对的，这个咱们中学都学过，比如说火车以60公里每小时的速度开过来，这边以40公里每小时的速度开过去，那么它们的相对速度是多少呢，就是100（公里每小时），这是相对运动，这个是没问题的。相对运动是相对论的一个非常重要的支柱。
但是现在最大的难题出现了，就是爱因斯坦一遍一遍地演算、一次一次地跟教授们宣布说，我发现了，结果讲出来的几乎都是错的。为什么呢？数学不行。爱因斯坦这时候发现他的数学受到了限制，然后给他的老朋友格罗斯曼写了一封信，说你一定要救救我，我已经陷入到了泥潭当中，我知道物理学是怎么回事，但是我根本算不出来。格罗斯曼跟他一起研究相对论，所以他们在发表广义相对论论文的时候，两个人的名字一起署在了上面。爱因斯坦曾经发表过一篇论文，叫作《广义相对论纲要》，这篇论文走偏了，它的计算是有问题、有错误的，因为那个时候他的公式并不完备，他如果去观察，一定不能够验证这件事情。
爱因斯坦还提出了引力波的问题，那是在很早以前。“1916年的时候爱因斯坦就曾经断言过难以置信的事情，仅仅根据他的场方程就可以证明引力也可以产生波，质量的极度变化以及因此而引起的重力场的变化。自那以后，科学家们一直梦想着捕捉到这种宇宙的震颤，后来捕捉到了。”引力波现在是物理学非常热门的话题，最近这几年人们才发现引力波的预言是对的。这都是爱因斯坦在一九一几年的时候就已经做出来的预言。
那为什么要在维也纳录《爱因斯坦传》呢？首先是因为爱因斯坦来过维也纳，并且在维也纳居住过长达四年的时间，至今他的故居还依然被完好地保留着。更重要的一件事是维也纳有很多他的很多好朋友，比如说对他有非常大启发的哲学家维特根斯坦，还有跟他经常有书信往来并且深入地探讨了很多人性问题的弗洛伊德，都居住在维也纳。在1921年的时候，爱因斯坦来到维也纳发表了一次演讲，就在金色大厅里边，有3000多人坐在现场。