《时间的形状》13 - 爱因斯坦的不满
从狭义（special）到广义（general）是文字上的一小步，却是人类对我们这个宇宙认识的一大步，其意义绝不亚于阿姆斯特朗在月球上跨出的那一步。这一步，爱因斯坦整整跨了十年。当他在1915年最终完成广义相对论的所有内容后，爱因斯坦自己写道：“让我好好休息一阵子，我实在是太累了。”他是应该好好休息一下，如果说狭义相对论是爱因斯坦集各门各派武功之大成的话，那么广义相对论则是爱因斯坦傲视天下的独门秘笈，其难度是可想而知的了。
爱因斯坦的不满
当时，有很多学者已经触摸到了狭义相对论的边缘。我们前面提到过，洛伦兹与相对论只有一步之遥；另外一位法国数学家庞加莱已经正确地阐述了相对性原理，并推测真空中的光速可能是常数；此外还有与爱因斯坦同时代的奥地利物理学家马赫，率先向牛顿的绝对时空观提出了挑战，坚定地认为不存在绝对空间和绝对运动（可惜在相对论发表后，庞加莱和马赫却一直表示反对）。可以说，当时狭义相对论在整个物理界已经呼之欲出，即使没有爱因斯坦，不超过五年，也一定会有别的“斯坦”发表狭义相对论。但广义相对论就不同了，它几乎是爱因斯坦一个人潜心修炼的成果，如果没有爱因斯坦，我们可能今天还在等待这个理论。在一本美国人写的科学史书中，广义相对论被评价为“这无疑是人类历史上最高的智力成就”。你有点迫不及待地想知道了吧？这事还得从头说起。
我们的故事要从……（读者：不会吧，又要讲四百多年的历史？）要从1905年开始讲起（读者：还好，吓死我了！），让我们再次回到瑞士的伯尔尼，还是那家专利局，故事的主角自然还是爱因斯坦，故事的配角仍然是我们的局长大人哈勒先生。话说爱因斯坦申请二级专利员被驳回后一直对局长有些耿耿于怀，他有些不服气：自己已经凭借《分子大小的新测定法》顺利取得了博士学位（这篇论文是奇迹年五篇论文中的第二篇，据后人统计，爱因斯坦一生的所有论文中，这篇论文被引用得最多），可是却连二级专利员都没能批下来，太不尊重人才了吧，此处不留爷自有留爷处。对学术圈充满情怀的爱因斯坦开始申请伯尔尼大学的物理系讲师，准备跳槽，然而申请却被拒绝了（此后他坚持不懈地申请了三年，直到1908年终于获得了一个编外讲师的职位）。既然大学讲师当不成，爱因斯坦又试着去申请苏黎世中学的教师职位，没想到这也没有成功，只好继续干着专利员的工作。
这一天，哈勒又蹩进了爱因斯坦的办公室，笑嘻嘻地对爱因斯坦说：“小爱啊，最近怎么样？又有什么新想法了没？”
爱因斯坦：“最近很不好，很多事我想不通。”
哈勒：“耐心点嘛，小爱，明年，明年一定提升你。”
爱因斯坦：“我想不通的不光是这件事情。”
哈勒：“还有什么事？”
爱因斯坦突然意识到自己说漏了嘴，自己准备跳槽去申请伯尔尼大学讲师的事情怎么能让局长知道呢？得赶紧想办法绕开去，爱因斯坦急中生智，说道：“惯性系！因为惯性系！”
哈勒：“什么意思啊？”
爱因斯坦：“我前不久告诉你的相对性原理你还记得不？”
哈勒：“记得啊，不就是在任何惯性系中，所有的物理规律保持不变么？我觉得很深刻，很伟大啊，这又怎么了？”
爱因斯坦：“所有的物理规律为什么只在惯性系中才维持不变呢？我们的生活中根本不存在真正的惯性系啊，所有的运动没有一个是理想中的匀速直线运动，你能给我举出一个真正的惯性参考系的例子吗？”
哈勒想了想：“我们就用大地作参考系，这总是惯性系了吧？”
爱因斯坦：“显然不是，别忘了我们的地球是以10.8万千米的时速绕着太阳做着圆周运动的，匀速圆周运动是一种加速运动，产生加速度的力就是太阳对地球的引力，速度是有方向的，哪怕速度的绝对值不变，只要方向在不停地变化，就是一种加速运动。所以，我们的大地根本就不是惯性系。”
哈勒恍然大悟：“想想还真是这样，我们身边一个惯性系也找不到。”
爱因斯坦：“惯性系实在是太特殊了，上帝这个老头子不应该这么偏爱根本不存在的惯性系嘛。我们在惯性系中总结出来所有公式其实根本不能解决实际问题嘛，最多只能求出一些近似值而已，你如果想求出点精确值，马上就会遇到加速度这只怪兽。”
哈勒：“那我们干脆就不加惯性系了，直接说在任何参考系里面物理规律不变，一了百了，哈哈哈。”
爱因斯坦：“哈你个头啊哈，说得倒是轻巧，可怎么个不变法呢？比如你坐在电梯里面，电梯加速上升的时候，你抛起一个小球，这个小球的落地时间就会跟电梯匀速上升时不一样。显然，在这个参考系里面，物理规律变了。”
哈勒：“我只是随便说说，随便说说，你别认真嘛。”
爱因斯坦：“但从内心深处来说，我又认为你说的是对的，物理世界应该是民主平等的世界，各种参考系都应当众生平等，惯性系不应该在这个世界中具有特权，凭什么惯性系的地位就那么特殊呢？”
哈勒见今天问不出什么新鲜玩意儿来，也就走了。
在此后差不多接近两年的时间里面，爱因斯坦都被这个问题折磨得茶饭不香。不过到了第二年，也就是1906年，哈勒局长果然没有食言，爱因斯坦升为了二级专利技术员，薪水福利都涨了。又只过了一年，到了1907年，爱因斯坦再次升职，这次升到了一级专利员，同时爱因斯坦还拥有了更宽敞的办公室和更舒适的椅子，这下爱因斯坦的心情好多了。虽然看起来伟大的灵感往往来自于一些偶然发生的小事，但其实偶然中蕴含着必然。某些书里说一只苹果砸到了牛顿的头上让他得到了万有引力定律，这种故事虽然真实性经不起推敲，但确实让人觉得很浪漫、很令人神往。有些书里说有一次爱因斯坦看到一个工人从房顶上摔下来，让他灵光闪现解决了困扰他两年的疑惑，这个故事不但不浪漫也经不起推敲。爱因斯坦自己说过，当他想到那个绝妙的点子的时候，他是坐在椅子上的。当时的情况是这样的（别问我是怎么知道的）：爱因斯坦午后抽完一支烟，舒服地半躺在椅子上，不知不觉就进入了梦乡，他做了一个噩梦，当他从噩梦中惊醒的时候，万万没有想到，这个噩梦却造就了他“一生中最快乐的想法”。
生死重量
逐渐模糊的视线，画面渐渐黑下去。
突然——
画外音：“警长，警长，快醒醒！”
画面一阵摇晃，渐渐亮起。
爱因斯坦睁开眼睛，看见很多探员围在他的周围。
“出什么事了？”爱因斯坦问。
探员罗森：“出大事了，在云霄电梯里发现一枚定时炸弹，拆弹组已经赶去，目前尚不知是何人所为，有何目的。”
“距离爆炸还剩多少时间？”
“不到24小时。”
“我们走！”
一座酷似艾菲尔铁塔般的建筑物耸立在眼前，唯一不同的是一眼望不到顶，人们只能看到它直入云霄的塔身。塔基处挂着一行大字：云霄电梯，让你重新发现世界。
罗森说道：“这是本月刚刚落成的全世界最高的观光电梯，高度达到2万米，电梯往返一趟最短仅需30分钟，可以同时容纳100人左右。我前两天曾经上去过一次，真是让人震撼。天气好的时候，感觉可以把整个欧洲尽收眼底，天气不好的时候，可以看到一望无际的云海包围着大地，云海里面透出阵阵闪电，如入仙境。”
两人穿过警戒线。
罗森继续说：“据初步判断，炸弹威力可能极大，方圆1千米内已经开始疏散。”
爱因斯坦：“炸弹是怎么发现的？”
罗森：“今天早上维修工人对电梯做运行前的例行检查时，在电梯的底部发现了这颗炸弹，吸附在电梯的底盘上，上面有一个倒计时显示器，上面显示为23:20:32，他们当即报了警。”
爱因斯坦：“你们初步估计何人所为？目的是什么？”
罗森：“我们的初步判断是某个极端环保主义组织所为。环保组织一直反对云霄电梯这个工程浩大的项目，但目前尚没接到任何组织或个人声称对此事负责。”
说着两人走到电梯跟前，通过一个楼梯下去，进入一个检修通道，在这里，抬头就能看见那颗炸弹，炸弹边上站着两个专家，其中一位正拿着一种仪器仔细检查，另一位在拍照。
爱因斯坦抬头朝炸弹看过去，首先映入眼帘的就是那个非常显眼的倒计时屏：
22:35:48
计时屏非常有节律地一秒钟跳动一下。
炸弹比普通人的手掌大不了多少，呈椭圆形，银白色，非常光亮，人影都能照得出。爱因斯坦问其中一位正在用仪器扫描的专家：“我是爱因斯坦警长，有什么新发现？”
那人回答：“你好，警长，我叫普朗克，国土安全局的首席爆破专家。这枚炸弹很复杂，是高手制作的。”
爱因斯坦：“爆炸威力能准确地预计吗？”
普朗克：“这枚炸弹用的是目前威力最大的C4炸药，虽然我现在还不能准确算出杀伤半径，但要把整座电梯塔炸塌是肯定没问题的。”
爱因斯坦：“有可能拆除吗？”
普朗克：“没有把握，这个炸弹用的防拆装置是一个精密的重力感应器，只要感应到重力的变化超过一个阈值，炸弹就会立即爆炸。炸弹是用一种特殊的胶水粘在底盘上的，如果我们想要把他和底盘分离，就必须切割，切割过程引起的震动肯定会让重力感应器超过阈值。”
爱因斯坦：“那能不能把整个电梯厢拆下来，搬离现场？”
普朗克：“我刚刚咨询过电梯制造商，这种电梯厢想要拆除，最快也需要花48小时，时间肯定来不及，而且也不能保证在拆除的过程中所引起的震动在安全范围内。”
爱因斯坦：“看来，我们遇到麻烦了。”
两小时后，国土安全局总部大楼。
会议室里面坐满了人，每个人都表情严肃，一言不发。国土安全局的开尔文局长居中而坐，爱因斯坦坐在他的旁边。
开尔文环顾了一下全场，说道：“今天召集大家过来，是因为我们正面临一场严重的危机，需要各方拿出解决办法来。我们请负责这个案件的爱因斯坦警长做一个情况简报。”
爱因斯坦立刻站了起来：“各位，事情是这样，今天早上我们在云霄电梯的底盘上发现一枚威力超强的定时炸弹，一旦爆炸，不但威力会波及1千米范围内的所有建筑物，最重要的是，爆炸威力足以把云霄电梯炸塌。这么一个庞然大物如果倒塌，后果不用我多解释，绝对是个大灾难，而现在离爆炸还有……”爱因斯坦看了看表，“还有20小时。关于炸弹的情况，我们请安全局的首席爆破专家普朗克先生介绍一下。”
普朗克：“这枚炸弹里面安装了一个非常精密的重力感应装置，只要发现重力稍有变化，立即会爆炸。目前我们还在想办法拆除它，但是情况不容乐观，我们必须做好无法在爆炸前拆除的准备。”
开尔文：“情况大家都了解了，请大家各抒己见，拿出办法来。”
消防局长：“我的意见是，让电梯开上去，万一拆不掉，就直接让它在顶上炸了，这样受损的范围有限。”
爱因斯坦在心里暗骂一声“文盲”，对消防局长说：“这是不行的，电梯离地面越高，重力就越小，您不会连牛顿的万有引力定律都不知道吧？在上升的过程中，重力感应器就会感应到重力的变化，炸弹会立即爆炸。”
消防局长脸一红，不说话了。
建设局长：“那么，我们是不是可以在电梯上升的过程中慢慢地加重炸弹的重量，比如，把吸铁石一小块一小块地吸附上去。”
爱因斯坦：“没用，注意，重力感应器感应的是自身重力的变化，并不是整个炸弹的重量，往炸弹上加东西，根本不会改变重力感应器自身感受到的重力。”
普朗克：“我补充一下，其实，根本不用等到电梯升到半空，只要电梯一启动，炸弹就爆炸了，因为电梯启动的时候必然会产生一个加速度，这个加速度会让重力感应器感受到一个如同重力增加的力。我们做过电梯的人都知道，当电梯刚往上升的时候，我们会感觉自己变重了，就是这个道理。”
本来安静的会议室现在开始出现了一些骚动，大家纷纷交头接耳，但一时谁也拿不出好主意。
爱因斯坦低着头在沉思，突然他抬起头，脸上闪过一丝喜色，站起来，大声说：“大家安静，请听我说，我想到一个办法。”
会场立刻安静下来。