作为一个物理白痴，对于分析受力的高中物理题都觉得吃力，哪曾想到会有《时间的形状》这样接地气的科普读物。汪洁同学很是体贴的把那些枯燥的公式推导略去，把科学家们的思维过程情景再现般演绎出来，用一些常见的例子来替代抽象的理论，是不是真的让读者们理解了相对论是一回事，但毫无疑问让读者们不再害怕相对论，不再认为这是个不可理解的怪物。
当然，一本科普类的书只能让人对相对论有所了解，虽然做到这了解也是颇费神思，而且这看似的了解背后其实有着更多疑惑，即便如此，也足矣。有疑惑总是好的，因为相对论的发展无疑是由一系列问题推动的，那么究竟是哪些问题让伟大的科学家们对宇宙规律锲而不舍？这不得不提及经典物理学，所有关于相对论的介绍大都会从经典物理理论谈起，因为相对论是在其基础上的修正和扩展，两者并不是非此即彼的不相容关系。
1 经典力学
说到经典力学不得不提伽利略和牛顿两位大咖，虽然牛顿是经典力学的版权属于牛顿，但是这一天才的发现显然是因为牛顿站在伽利略这个巨人的肩膀上。
A．伽利略的两个规律
（1）自由落体定律：如果不考虑空气阻力，任何物体的下落速度都是一样的，且都是呈一个固定的加速度。
（2）惯性定律：在一个完美光滑的表面运动的物体，会保持运动的“惯性”，除非有外力阻止这个惯性。
根据这两个定律，伽利略提出了相对性原理：在任何惯性系中，力学规律保持不变。所谓的惯性系，是对静止和匀速直线运动这两个状态的统一描述。
B．牛顿的绝对运动观
在伽利略的基础上，牛顿提出了牛顿三定律，构筑了经典力学的雄伟大厦。根据相对性原理，判断物体的运动状态必须要指定参考系才有意义，那么，是不是任何东西都可以做参考系？空间本身是不是也可以做参考系？牛顿的回答是肯定的。牛顿认为宇宙被一种叫做以太的物质充满，宇宙万物的运动都相对于这个以太有一个绝对速度。
2 狭义相对论
假如不是人们对光这个奇特的存在有着强烈的好奇，牛顿的经典世界观到现在应该依然不容置疑，然而，意在测量光速的“MM实验”却无意中证明了以太是不存在的。根据MM实验的结果，爱因斯坦做出如下两个假设：
（1）在任何惯性系中，所有物理规律保持不变（相对性原理）。
（2）光在真空中的传播速度为c（光速不变原理）。
在此基础上，爱因斯坦得出如下推论：
A． 同时性的相对性
“同时”是相对的，即当以静止的路面为参考系时同时发生的事情，换成运动的火车为参考系时，便不再是同时发生的了。在爱因斯坦这里，时间已经不再是绝对的概念，乍听起来荒谬无比，但在高速运转的世界里事实便是如此。
B． 时间膨胀
运动中的物体会让我们的时间变慢，即时间膨胀了。这里的时间变慢“并非机械的或者化学的原因，就是时间本身变慢了”。爱因斯坦运用勾股定理得出的这个推论，关于这一章节，看了不下三遍，依然费解，但仍然能够感觉到伟大科学家思维的力量。
三体中刘慈欣所想象的人们可以休眠N年，等待未来的到来，其根据就是时间膨胀。在宇宙飞船上的人度过一年，可能地球时间已经过去两个世纪，但是对于飞船上人来说，他所度过的也仅仅是一年而已，只不过他到达地球后所看到的地球已经是两个世纪后的地球罢了。
C． 空间收缩
爱因斯坦根据相对论的两个基本原理推导出了洛伦兹变换式，并且经过各种数学公式的推算，得出空间是相对的这一结论，即物体的长度在运动的方向上会变短。空间没有绝对的大和小，长和短，同时间的膨胀一样，“运动物体的收缩不是任何机械的、化学的、材料的原因，跟任何外力无关，这是宇宙的规律，看似空无一物的空间本身也必须当做一个实体来看待。”
当然，狭义相对论的推论不止以上三个，著名的质能公式E=mc²也是由此得出的。但是爱因斯坦并没有停止思考，1905年，他发表《论运动物体的电动力学》，这一年的理论被称为“狭义相对论”；十年后的1915年，他再次做出巨大突破，人们把这一年他的成果称为“广义相对论”。
3 广义相对论
为什么所有的物理规律只在惯性系中才维持不变呢，这个问题让爱因斯坦陷入更深的探索，他坚信上帝不会对任何参考系有所偏爱，物理规律定有其普遍性意义。
等效原理让惯性系不再特殊，加速度和万有引力的等效使得惯性系中的规律适用于任何参考系，爱因斯坦在狭义相对论中考虑了时间、空间和运动三者的关系，现在加入引力这个因素，广义相对论呼之欲出。
A．引力波
引力并不是一种力，而是空间弯曲的外在表现。我们可以把宇宙想象成一张大网，地球压在这张网上，网就会凹陷下去。如果地球的质量有所变动，那么网就会抖动一下，这个抖动会从中心逐渐传到边缘，就像卷曲的空间泛起了一个波澜，这个波澜就是引力波。
1915年，引力波只是爱因斯坦的猜想，然而2016年我们探测到了引力波，事实再一次证明了爱因斯坦的伟大。
B．黑洞
引力导致空间弯曲，当空间弯曲到一定程度，就会在宇宙这张大网上形成一个“洞”。就像体重越大的人会使沙发下陷的越深，质量越大的物体在空间中形成的洞越深，在这个洞里的任何东西要出来，必须达到一定的速度，如果这个洞足够深，连光都不能透出来，就被称为“黑洞”。
黑洞就像不可见的无底洞，能吸纳所有的东西。包括空间和时间，不仅仅进去的东西出不来，时间在这里也不存在了。假如有宇航员掉进黑洞，从外界来看，宇航员的动作便是静止的，时间也停止了，他就像是一幅静止的画一般定格在那一刻，他将永远处于将掉而未掉入的状态。
这便是相对论了，不是全部，却也能窥见一斑。
从伽利略到牛顿再到爱因斯坦，人们探索宇宙的脚步从来不曾停歇，我们也从懵懂无知一点点揭开那个神秘的面纱。霍金预言21世纪会有万物理论出现，我坚信无论是否有这样完美的理论出现，人类都不会停止对宇宙的思索，无论这道题多么难，我们终归都会去尝试找到最优解。