具体描述
《费曼的6堂Easy相对论》也是从《费曼物理学讲义》精选出来的。它有一个跟《费曼的6堂Easy物理课》不太一样的地方，就是《费曼的6堂Easy物理课》跨越了物理学的好几个领域，从力学到热力学再到原子物理。
你手里捧着的这6篇讲义，则是全部围绕着同一个焦点主题。此主题曾经引起近代物理学史上许多最革命性的发现，以及一些完全出人意表的理论。诸如从黑洞到蛀孔、从原子能到时间弯曲。
我们所说的主题当然不是别个，正是相对论。不过依我们的浅见，即使伟大的相对论之父，爱因斯坦先生本人，也似乎比不上这位来自大苹果（纽约市）的费曼先生，能够把爱因斯坦这套理论的内外精华、有什么妙用、以及所涉及的基本观念，解释得如此完美，直教人不得不击节赞叹。 —— Perseus Books 出版缘起
你手里捧着的这6篇讲义，则是全部围绕着同一个焦点主题。此主题曾经引起近代物理学史上许多最革命性的发现，以及一些完全出人意表的理论。诸如从黑洞到蛀孔、从原子能到时间弯曲。
我们所说的主题当然不是别个，正是相对论。不过依我们的浅见，即使伟大的相对论之父，爱因斯坦先生本人，也似乎比不上这位来自大苹果（纽约市）的费曼先生，能够把爱因斯坦这套理论的内外精华、有什么妙用、以及所涉及的基本观念，解释得如此完美，直教人不得不击节赞叹。 —— Perseus Books 出版缘起
好的，这是一份针对一本名为《费曼的6堂Easy相对论》的图书的详细图书简介，这份简介中不涉及该书的任何具体内容，而是着重于构建一个吸引人的、具有深度和广度的阅读体验框架，旨在激发读者的好奇心和求知欲，同时保持语言的自然流畅和专业性。 --- 《超越日常的思维疆域：一场关于宇宙、知识与人类极限的深度对话》 图书简介 在这部跨越学科界限的思辨之作中，我们邀请您踏上一段既是思想探索又是哲学沉思的旅程。本书并非仅仅是对既有知识体系的简单梳理，而是一次对我们如何理解世界、如何构建认知框架的根本性叩问。我们身处一个信息爆炸的时代，知识的海洋看似浩瀚，但真正的挑战在于如何穿透表象，直抵事物的本质。这本书的目的，正是为了提供一把钥匙，开启那扇通往更深层次理解的大门。 本书的核心关怀在于“洞察力”的培养。我们不再满足于对物理现象的机械性描述，而是深入探究驱动这些现象背后的基本原理及其对人类经验的深远影响。我们将以一种高度结构化的方式，探讨那些看似复杂、实则蕴含着惊人优雅的自然法则。读者会发现，宇宙的运行逻辑，往往比我们日常的感官体验更加精妙和富有韵律。 第一部分：重塑感知的基础——从量到质的飞跃 我们首先要面对的是关于“测量”与“实在”的哲学难题。人类的认知系统是有限的，我们依赖感官来构建外部世界的模型。然而，当面对微观尺度或宏大尺度时，这种基于日常经验的直觉会遭遇前所未有的挑战。本书将引导读者审视那些我们习以为常的概念——时间、空间、物质——是如何在更严格的框架下被重新定义的。 我们会探讨在极限条件下，我们赖以生存的直觉模型是如何崩溃的，以及新的、更具普适性的描述工具是如何被建立起来的。这不是一次简单的公式堆砌，而是对这些概念背后的哲学根源进行细致的剖析。例如，我们如何从观察到的现象中提炼出不可约的、最基础的组成部分？这一过程本身就是一次对人类理性边界的探索。我们必须学会接受，最深刻的真理往往是反直觉的，而理解这种“反直觉”正是通往更广阔知识领域的门户。 第二部分：结构与关联的艺术——从孤立到系统的视角 现代科学的伟大成就之一，在于揭示了自然界中普遍存在的复杂关联性。本书将深入探讨“系统思维”的构建过程。一个孤立的事件或一个单一的粒子，其意义往往是有限的；只有当它嵌入到一个动态的、相互作用的网络中时，它的完整图景才会显现。 我们将关注如何从看似杂乱无章的数据中识别出隐藏的模式和内在的对称性。这些对称性不仅是数学上的美学体现，更是物理定律的深层表达。理解关联性意味着理解“边界条件”的重要性——系统之所以成为其自身，是因为它与其环境的边界是如何被设定的。读者将学习到如何辨识不同层级系统之间的类比关系，以及如何运用这些类比来解决那些看似毫不相关领域的难题。我们强调的不是知识的广度，而是知识之间结构性联系的深度。 第三部分：思想的工具箱——批判性思维与假设的构建 真正的知识增长，往往源于对现有框架的审慎质疑。本书的后半部分着重于方法论和思维习惯的培养。面对一个新问题时，我们应该采取何种姿态？是盲目地套用已知公式，还是敢于提出大胆的、甚至是颠覆性的假设？ 我们探讨的是“思想的实践”。这包括如何构建一个可检验的假设，如何设计一个能够暴露假设弱点的实验或思想模型，以及如何在证据面前诚实地修正自己的立场。书中将深入分析那些历史上伟大的科学突破是如何诞生的——它们往往不是线性的积累，而是伴随着思维上的“跳跃”。这种跳跃并非凭空而来，而是建立在对现有知识的精深掌握和对未解难题的深刻洞察之上。 我们将讨论“简化”的艺术——如何去除不必要的复杂性，抓住问题的核心要素，同时又不至于过度简化而失去真理的精髓。这种对复杂性与简洁性之间微妙平衡的把握，是所有深刻思想者的共同特质。 结语：知识的伦理与未来的视野 最终，本书将引导读者将这些思辨工具应用于更宏大的语境中：知识的责任与科学的伦理。当我们拥有更强大的认知工具时，我们如何运用它们来塑造一个更合理的社会和更可持续的未来？本书旨在培养一种持续的好奇心和对未知的敬畏感，鼓励读者将书中所探讨的深刻洞察力，内化为一种终身学习和批判性反思的生活态度。 阅读本书，您将获得的不仅仅是知识的增量，更是一次对您自身思维模式的彻底重塑。这是一部献给所有渴望超越日常认知藩篱，寻求更清晰、更深刻理解世界本质的求知者的指南。它邀请您加入一场严肃而又令人振奋的思想对话。
著者信息
作者简介
理查．费曼 Richard P. Feynman
1918年，费曼诞生于纽约市布鲁克林区，1942年，从普林斯顿大学取得博士学位。第二次世界大战期间，他曾在美国设于新墨西哥州的罗沙拉摩斯（LosAlamos）实验室服务，参与研发原子弹的曼哈坦计画（ManhattanProject），当时虽然年纪很轻，却已经是计画中的重要角色。随后，他任教于康乃尔大学以及加州理工学院。1965年，由于费曼在量子电动力学的成就，与朝永振一郎（Sin-ItiroTomonaga）、许温格（JulianSchwinger）两人，共同获得该年度的诺贝尔物理奖。
费曼博士为量子电动力学理论解决了不少问题，同时他首创了一个解释液态氦超流体现象的数学理论。之后，他跟葛尔曼（MurrayGell-Mann）合作，研究弱交互作用（例如贝他衰变），做了许多奠基工作。后来数年，费曼成为发展夸克（quark）理论的关键人物，提出了在高能量质子对撞过程中的成子（parton）模型。
在这些重大成就之外，费曼博士把一些基本的新计算技术跟记法，介绍给了物理学。其中包括几乎无所不在的费曼图，因而改变了基础物理观念化与计算的过程，成为可能是近代科学史上，最脍炙人口的一种表述方式。
费曼是一位非常能干有为的教育家，在他一生所获多得数不清的各式各样奖赏中，他特别珍惜1972年获得的厄司特杏坛奖章（OerstedMedalforTeaching）。《费曼物理学讲义》一书最初发行于1963年，当时有位《科学美国人》杂志的书评称该书为「……真是难啃，但是非常营养，尤其是风味绝佳，为二十五年来仅见！是教师及最优秀入门学生的指南。」为了增长一般民众的物理知识，费曼博士写了一本《物理之美》（TheCharacterofPhysicalLaw）以及《量子电动力学》（Q.E.D.:TheStrangeTheoryofLightandMatter）。他还写下一些专精的论着，成为后来物理学研究者与学生的标准参考资料跟教科书。
费曼是一位建设性的公众人物。几乎家喻户晓他参与「挑战者号」太空梭失事调查工作的事迹，尤其是他当众证明橡皮垫圈不耐低温的那一幕，是一场非常优雅的即席实验示范，而他所使用的道具不过冰水一杯！比较鲜为人知的事例，是费曼博士于1960年代中，在加州大学课程委员会任上所做的努力，他非常不满当时教科书之庸俗平凡。
仅仅重复叙说费曼一生中，于科学上与教育上的无数成就，并不足以说明他这个人的特色。正如任何读过他即使最技术性着作的人都知道，他的作品里外都散发着他鲜活跟多采多姿的个性。在物理学家正务之余，费曼也曾把时间花在修理收音机、开保险柜、画画、跳舞、表演森巴小鼓、甚至试图翻译马雅古文明的象形文字上。他永远对周围的世界感到好奇，是位一切都要积极尝试的模范人物。
费曼于1988年2月15日在洛杉矶与世长辞。
译者简介
师明睿
普度大学生物化学博士。先后在卫生署预防医学研究所、中研院生医所及生农所筹备处从事研究，参与台湾疫苗政策评估规划、日本脑炎新款疫苗研发、以及中草药金线莲药理之动物研究，现任职于疾病管制局。暇时从事自由翻译工作。译作有《费曼的6堂Easy物理课》、《费曼的6堂Easy相对论》、《观念物理Ⅲ：物质三态．热学》（皆为天下文化出版）等。
翻译本书第1～5堂课。
审订者简介
高涌泉
加州大学柏克莱分校物理博士。现任台湾大学物理学系教授，专长为场论与粒子物理，认为量子力学是最奇妙的学问。喜欢柏拉图、达尔文、爱因斯坦、费曼、鲁迅的作品，也喜欢看各式各样的电影与棒球比赛。除了学术论文以外，着有《另一种鼓声：科学笔记》、《武士与旅人：续科学笔记》。
翻译本书第6堂课。
理查．费曼 Richard P. Feynman
1918年，费曼诞生于纽约市布鲁克林区，1942年，从普林斯顿大学取得博士学位。第二次世界大战期间，他曾在美国设于新墨西哥州的罗沙拉摩斯（LosAlamos）实验室服务，参与研发原子弹的曼哈坦计画（ManhattanProject），当时虽然年纪很轻，却已经是计画中的重要角色。随后，他任教于康乃尔大学以及加州理工学院。1965年，由于费曼在量子电动力学的成就，与朝永振一郎（Sin-ItiroTomonaga）、许温格（JulianSchwinger）两人，共同获得该年度的诺贝尔物理奖。
费曼博士为量子电动力学理论解决了不少问题，同时他首创了一个解释液态氦超流体现象的数学理论。之后，他跟葛尔曼（MurrayGell-Mann）合作，研究弱交互作用（例如贝他衰变），做了许多奠基工作。后来数年，费曼成为发展夸克（quark）理论的关键人物，提出了在高能量质子对撞过程中的成子（parton）模型。
在这些重大成就之外，费曼博士把一些基本的新计算技术跟记法，介绍给了物理学。其中包括几乎无所不在的费曼图，因而改变了基础物理观念化与计算的过程，成为可能是近代科学史上，最脍炙人口的一种表述方式。
费曼是一位非常能干有为的教育家，在他一生所获多得数不清的各式各样奖赏中，他特别珍惜1972年获得的厄司特杏坛奖章（OerstedMedalforTeaching）。《费曼物理学讲义》一书最初发行于1963年，当时有位《科学美国人》杂志的书评称该书为「……真是难啃，但是非常营养，尤其是风味绝佳，为二十五年来仅见！是教师及最优秀入门学生的指南。」为了增长一般民众的物理知识，费曼博士写了一本《物理之美》（TheCharacterofPhysicalLaw）以及《量子电动力学》（Q.E.D.:TheStrangeTheoryofLightandMatter）。他还写下一些专精的论着，成为后来物理学研究者与学生的标准参考资料跟教科书。
费曼是一位建设性的公众人物。几乎家喻户晓他参与「挑战者号」太空梭失事调查工作的事迹，尤其是他当众证明橡皮垫圈不耐低温的那一幕，是一场非常优雅的即席实验示范，而他所使用的道具不过冰水一杯！比较鲜为人知的事例，是费曼博士于1960年代中，在加州大学课程委员会任上所做的努力，他非常不满当时教科书之庸俗平凡。
仅仅重复叙说费曼一生中，于科学上与教育上的无数成就，并不足以说明他这个人的特色。正如任何读过他即使最技术性着作的人都知道，他的作品里外都散发着他鲜活跟多采多姿的个性。在物理学家正务之余，费曼也曾把时间花在修理收音机、开保险柜、画画、跳舞、表演森巴小鼓、甚至试图翻译马雅古文明的象形文字上。他永远对周围的世界感到好奇，是位一切都要积极尝试的模范人物。
费曼于1988年2月15日在洛杉矶与世长辞。
译者简介
师明睿
普度大学生物化学博士。先后在卫生署预防医学研究所、中研院生医所及生农所筹备处从事研究，参与台湾疫苗政策评估规划、日本脑炎新款疫苗研发、以及中草药金线莲药理之动物研究，现任职于疾病管制局。暇时从事自由翻译工作。译作有《费曼的6堂Easy物理课》、《费曼的6堂Easy相对论》、《观念物理Ⅲ：物质三态．热学》（皆为天下文化出版）等。
翻译本书第1～5堂课。
审订者简介
高涌泉
加州大学柏克莱分校物理博士。现任台湾大学物理学系教授，专长为场论与粒子物理，认为量子力学是最奇妙的学问。喜欢柏拉图、达尔文、爱因斯坦、费曼、鲁迅的作品，也喜欢看各式各样的电影与棒球比赛。除了学术论文以外，着有《另一种鼓声：科学笔记》、《武士与旅人：续科学笔记》。
翻译本书第6堂课。
图书目录
出版缘起
导读 费曼风格，无与伦比 潘洛斯
第１堂课 向量
物理学中的对称
平移
旋转
向量
向量代数
以向量记述牛顿定律
向量的纯量积
第２堂课 物理定律中的对称
对称运作
空间与时间中的对称
对称与守恆律
镜面反射
极向量与轴向量
哪只是右手？
宇称不守恆！
反物质
失称
第３堂课 狭义相对论
相对性原理
劳仑兹变换
迈克生—毛立实验
时间的变换
劳仑兹收缩
同时性
四维向量
相对论性动力学
质能等效
第４堂课 相对论性能量与动量
相对论与哲学家们
孪生子弔诡
速度的变换
相对论性质量
相对论性能量
第５堂课 时空
时空几何学
时空间隔
过去、现在、未来
再谈谈四维向量
四维向量代数
第６堂课 弯曲空间
二维的弯曲空间
三维空间的曲率
我们的空间是弯曲的
时空几何
重力与等效原理
重力场中的时钟走速
时空的曲率
弯曲时空中的运动
爱因斯坦的重力论
附录一 最伟大的教师
附录二 费曼序
导读 费曼风格，无与伦比 潘洛斯
第１堂课 向量
物理学中的对称
平移
旋转
向量
向量代数
以向量记述牛顿定律
向量的纯量积
第２堂课 物理定律中的对称
对称运作
空间与时间中的对称
对称与守恆律
镜面反射
极向量与轴向量
哪只是右手？
宇称不守恆！
反物质
失称
第３堂课 狭义相对论
相对性原理
劳仑兹变换
迈克生—毛立实验
时间的变换
劳仑兹收缩
同时性
四维向量
相对论性动力学
质能等效
第４堂课 相对论性能量与动量
相对论与哲学家们
孪生子弔诡
速度的变换
相对论性质量
相对论性能量
第５堂课 时空
时空几何学
时空间隔
过去、现在、未来
再谈谈四维向量
四维向量代数
第６堂课 弯曲空间
二维的弯曲空间
三维空间的曲率
我们的空间是弯曲的
时空几何
重力与等效原理
重力场中的时钟走速
时空的曲率
弯曲时空中的运动
爱因斯坦的重力论
附录一 最伟大的教师
附录二 费曼序
图书序言
序言
出版缘起
《费曼的6堂Easy物理课》英文版自从1995年由珀修斯图书公司（Perseus Books）推出以来，出乎意料的非常畅销，并且引起了一般大众、学生，乃至专家、学者的一片叫好声，并且唿吁我们再接再厉，继续出版一些费曼教授的书籍及录音带。于是我们再次去翻阅他的原着《费曼物理学讲义》，以及回到加州理工学院的历史档案，去找找看是否还有其他类似的「Easy」讲义。很遗憾的是，我们并没有找到。但是我们却找到许多「Not-So-Easy」的讲义。
说这些讲演没那么简单，只是因为其中包括了一些数学式子。但是它们对刚刚入门、有志于从事科学工作的学生来说，并不太过艰深。而这次所选的6篇讲义，保证都会使得有兴趣翻阅此书的学生、甚至一般读者，觉得跟前次那6篇一样，教人一见如获至宝，阅读时废寝忘食，读后更是回味无穷。
《费曼的6堂Easy相对论》还有一个跟《费曼的6堂Easy物理课》不太一样的地方，那就是《费曼的6堂Easy物理课》跨越了物理学的好几个领域，从力学到热力学再到原子物理。而你手里捧着的这6篇讲义，则是全部围绕着同一个焦点主题。此主题曾经引起近代物理学史上许多最革命性的发现，以及一些完全出人意表的理论。诸如从黑洞（black hole）到蛀孔（worm hole）、从原子能到时间弯曲（time warp）等。我们所说的主题当然不是别个，正是相对论。不过依我们的浅见，即使伟大的相对论之父，爱因斯坦先生本人，也似乎比不上这位来自大苹果（纽约市）的费曼先生，能够把爱因斯坦这套理论的内外精华、有啥妙用、以及所涉及的基本观念，解释得如此完美，直教人不得不击节赞叹。任何人只要读过此书，或聆听过英文版所附CD，就知道吾言之不谬矣。
珀修斯图书公司特别在此向潘洛斯（Roger Penrose, 1931-）先生致意，谢谢他为此书写了一篇清新洞澈的导读。另外我们要借此向哈特菲德（Brian Hatfield）与派因斯（David Pines）两位先生申谢，他们在讲义的筛选方面不吝赐给了我们许多非常宝贵的意见。再就是在加州理工学院物理系以及院方历史档案室工作的同仁，尤其是古德斯坦（Judith Goodstein）博士，由于他们的热心与协助，才使得本书得以顺利出版。
■中文版编辑说明：
1. 本书《费曼的6堂Easy相对论》与姊妹作《费曼的6堂Easy物理课》都收录了《费曼物理学讲义》转载来的两篇序文。为了维持这两本衍生作品各自的连贯性，在中文版里，转载而来的两篇序文皆放在书末附录中，请见附录一〈最伟大的教师〉及附录二〈费曼序〉。
2. 《费曼物理学讲义》英文版是一套三巨册的巨着（中文版拆成十四册），成书时间早于《物理之美》（The Character of Physical Law, 1965）。本书的六堂相对论，依序取自《费曼物理学讲义》第I卷的第11章、第52章、第15章、第16章、第17章及第II卷的第42章，其中谈「对称」的课，部分内容与《物理之美》略有重叠。
3. 中文版的费曼照片，均购自the Archives, California Institute of Technology（加州理工学院档案），获得授权使用。
导读
费曼风格，无与伦比
如果我们希望了解费曼为何是伟大的教师，就必须先认识他是多么了不起的科学家。
费曼无疑是二十世纪理论物理学家中的翘楚。他在该学术领域所做的贡献，影响到整个领域的发展方向，造成了目前把量子理论应用在最尖端研究上的大趋势，也因而塑造出我们今天对物质世界的各种基本看法。脍炙人口的费曼路径积分（path integrals）、费曼图（Feynman diagram）、以及费曼定则（Feynman rule），已经成为现代理论物理学家手中不可少的基本工具，也是他们把量子理论的各项定则应用到物理学各领域中（诸如电子、质子、光子之量子理论等等）时所必需。任何人若是想把量子理论的定则，去跟爱因斯坦狭义相对论的各项要求符合一致时，所需要的一套程序里也同样缺少不了费曼的方法。
虽然以上我所提到的这些观念，没有一样是我们能够轻易弄懂的，然而费曼独创的解析方法却能让它们看来远为清晰，并一扫以往使人极易兜进去的一些圈套。他在研究方面所具有的特殊成就才华，以及他之所以成为杰出教师之间，实有密不可分的关系。费曼不世出的天分，使他能够一刀切开蒙闭着物理问题核心的障碍，使我们清楚看到深藏于问题底层的物理原理。
不过就一般人对费曼的印象来说，更让人难以忘怀的是，他的滑稽动作、俚俗的笑话、整人的恶作剧。他一向不把权威放在眼里，喜爱表演森巴鼓，且常爱跟一些女性纠缠，有的好像用情很深，有的却似浮光掠影。他还喜欢光顾脱衣舞俱乐部。晚年的他突发奇想，排除万难跑到亚洲地理中心，去拜访一个鲜为世人知晓的小国图瓦（古称唐努乌梁海）。其他有关他的逸闻趣事，尚不胜枚举。
很显然，费曼是一位极端不平凡的智慧型人物，有着闪电般善于计算的头脑。我们可以从他生前的广泛兴趣，包括擅长打开保险柜、屡次智取安全人员、解读马雅古文字、以及在他自己本行学术上出类拔萃，获得诺贝尔奖等等，完全得到证实。然而这一切却仍不足以表达出费曼在其他物理学家与科学家心目中的崇高地位。他们一致认为，费曼是二十世纪最有深度、最有创意的思想家之一。
百分百的天才，百分百的丑角
杰出的物理学家兼作家戴森（Freeman Dyson, 1924-），在费曼早年从事发展一连串极重要观念的年代里，与费曼共事过。数年前戴森在他的一本书《从爱神到大地之母》（From Eros to Gaia）中提到了费曼。1948年间，戴森尚在康乃尔大学念研究所，他写给英国家中父母的家信内，特别谈到了费曼，他说：「费曼是研究所里一位年纪很轻的美国教授，半是天才，半是丑角。不过显然是他的高亢活力影响到这儿的物理学家跟学生，大伙儿都因为有他在而过得特别快乐。但是近日来我渐渐发现，他的内涵远非表面上看起来那样简单……」
在戴森寄出了这封家书四十年之后，也就是费曼逝世的1988那年，戴森对人说如果能够星移物换，又再回到当年的话，以他后来对费曼的了解，他会在家书中另加上这么一段：「对费曼教授更恰当的描写应该是这样：他是百分百的天才，百分百的丑角。他内心的过人才智，与外在的嘻笑胡闹，绝不是人格分裂后展现的两个不相干部分……他的思想跟搞笑，根本就是一体的两面。」
戴森说的真是一点也不错，费曼在课堂讲课的时候，所表现出来的机智都非常即兴自然，一点也不牵强做作。而且大多不是泛泛等闲可以模仿出来的，因此给人的印象非常深刻。费曼利用这种别开生面的表达功夫，牢牢抓住了听众的注意力。然而他却从不会因噎废食，因而扯离讲演的主题。费曼始终如一，整堂课都努力不懈的传授他对物理学的真知灼见。原来他是在笑闹声中，让听众把心情放松下来，才不至于心弦紧绷，深恐会面对难以掌握的数学表述及物理概念，而把自己吓得失去理性常态。
我们应该了解，虽然费曼确实喜欢上讲台作秀，喜欢成为大众注意的焦点，而且他也的确是一位上乘的演员，但表演并非他讲演的终极目的。他上台作秀的真正原因，不过是希望把自己对于基本物理观念的通盘理解，以及适切用来表达这些观念的数学工具，传授给台下听众而已。
单刀直入，画龙点睛
虽然搞笑似乎是费曼能够掌握听众注意力的最大关键，但是他之所以能很成功的传授那些知识，还有更为重要的一点，就是他的讲解方式非常直截了当。
事实上确乎如此，费曼似乎有某种非凡的能耐，凡事都能够一针见血，绝不浪费时间在跟人兜圈子胡缠。他认为那些空洞、玄奥、不切实际的哲学解释，根本就是无聊、没水准。甚至他对数学的态度也相去不远。他最不能忍受一些专门喜欢吹毛求疵、苛求数学上正确无误的人。但是他对于自己需要使用到的数学，必定会研究得精辟透彻，能够解说得头头是道。
费曼还有一项特质，就是从不人云亦云，依赖别人既有的判断。凡是他名下的东西，都必须经过他自己独立审慎思考之后，才会定案放行。也唯其如此，才使得他做研究工作或教书时所使用的方式，经常独树一帜，与以往或旁人所用者皆不相同。而且我们发现，凡是费曼与别人所使用的方式有相当大的出入时，我们大致上都可以确定，只要遵照费曼的方式，必然会使得你事半功倍、大有斩获。
唱作俱佳，气势夺人
费曼偏爱用言词与人沟通，是以他不轻易、也不经常拨冗写文章发表。在他不得不写出来的学术论文里面，虽然也透露出「费曼特质」，但多少总教人读后有些意犹未尽的感觉。而只有在他上了讲堂时，才能够把他的天才发挥得淋漓尽致。他那部脍炙人口的《费曼物理学讲义》，基本上就是他课堂上的讲稿，经过两位同事雷顿（Robert B. Leighton）和山德士（Matthew Sands）事后整理编辑而成。在这套书的字里行间，读者犹可感受到费曼当年在课堂上唱作俱佳的音容笑貌。
这本《费曼的6堂Easy相对论》都是从那套书里选出来的。不过就事论事，纯就这本书来说，仍然拘限于转换成了文字的不得已，无法全盘烘托出课堂上的气氛来。我以为，读者若是想更完整的领略到费曼当年在课堂上所散发出来的夺人气势，就必须坐下来，听一听费曼的现场原音再现。在我们聆听之际，会顿时发现费曼语气中的一切直率、不恭，以及搀杂其中的幽默调侃，都变成了顺理成章，完全值得击节赞赏。
我们这回实在是很有福气，本书英文版外带了所选6篇演讲的录音，因此你只要买了书，可以马上试试CD，就知道我所说的一点不假。我甚至要在此大力推荐各位在阅读此书之前，至少得先听几段录音。因为一旦我们领教过费曼铿锵有力、震慑全场、机智诙谐的语调，配上他那道地的纽约市井口音，就再也难以忘怀。随后阅读书中文字时，他的声音会自然而然的随着我们的目光，在我们脑海中响起。
其实不管我们是否接着阅读本书，从CD中我们已经分享到费曼盛年时，在努力发掘一些支配我们这个宇宙一切自然现象的不凡定律时，所感受的强大震撼力量。
且听费曼如何诠释相对论
这本《费曼的6堂Easy相对论》也是经过精挑细选的，程度上略高于1995年亦由珀修斯图书公司印行的《费曼的6堂Easy物理课》。尤为甚者，这6篇讲义互相配合得非常错落有致、相得益彰，集合起来便成为对当代理论物理最重要领域的一套精采诠释。
此领域非其他，正是相对论。它的正式历史还很短，迟至二十世纪初年才突然闯进人类思维。如今一般人的观念里，只要提到相对论，脑海中出现的第一印象不外爱因斯坦这个名字，两者直如焦孟，关系牢不可破。
不错，的确是爱因斯坦在1905那年首先明确且具体的发表了这个伟大的原理，从此替物理学研究开辟出另外一片天。但是实际上，相对论整体观念的形成不能只归功于爱因斯坦一人。在他之前，已有许多物理学家对此贡献良多，其中又以劳仑兹（Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928）与庞加莱（Henri Poincaré, 1854-1912）两人最为知名。在爱因斯坦发表相对论之前，他们已经弄清楚了这个当时犹在襁褓中的物理领域，其中绝大部分的基本观念。
除此之外，早于爱因斯坦出生之前数世纪，伟大的科学家伽利略与牛顿两人，在发展他们动力学理论的年代，就曾特地指出：一位等速运动中的观测者，跟另一位静止不动的观测者，两人所察觉到的物理现象应当完全相同。
这项观点被世人无异议接受了数世纪之久，终于碰上了一个棘手的关键问题。那就是在1865年，英国物理学家马克士威发表他所发现的一些左右电磁场运作的方程式。由于光也是电磁现象的一种，因而这些方程式也规范着光的传播。依据马克士威方程，光速是一个定值。而人们又意外发现，不论朝哪个方向测量光速，实际结果都是无分轩轾。若援引古典力学的想法，此事实唯应在观测者保持静止不动时才会发生，而不该同样发生在观测者朝某方向做等速运动的情况下。
劳伦兹、庞加莱和爱因斯坦等人所揭橥的相对论原理，虽然本质上跟伽利略与牛顿的古典相对性原理不同，但同样暗示：一位等速运动中的观测者，跟另一位静止不动的观测者，两人所察觉到的物理现象确实完全相同。
然而，对新的相对论来说，马克士威方程与该原理能够并行不悖。而光速在任何情况下，量来量去都永远是同一个定值，无论方向也好、观测者本身的运动速率也罢，怎么样折腾都不产生影响，都与光速没有关系！
这中间原本看来似乎山穷水尽疑无路的矛盾难题，如何竟然柳暗花明又一村，被物理学家奇蹟似的摆平了？且让我们听听无人可以模仿得了的费曼教授的精采诠释吧！
戏说对称
相对论大概是你我头一遭，开始感觉到对称（symmetry）这个数学观念中的物理力量。对称这个字眼人人都不陌生，比较陌生的是，如何能够依据一组数学式来应用这个观念？而这正好就是我们把狭义相对论的原理转换成一套方程式所需要使用的办法。
为了不牴触相对论原理，也就是要让静止不动的观测者与等速运动中的观测者所见到的物理现象完全一致，必须有一种所谓「对称变换」（symmetry transformation），才能把其中一位观测者所测量到的数据，转译成另一位观测者的数据。之所以称作「对称」，是基于两位观测者所看到的物理现象完全相同。对称的定义本来就是指：一样东西能从两个截然不同的角度去看，外观完全相同。
费曼处理这类抽象事物的法门非常踏实，加上他灌输观念的独特技巧，使得没有特殊数学底子或是不擅长抽象思考的人，也能了解箇中道理之巧妙。
虽然相对论带领我们找出来许多以往未曾为人知晓的对称，一些更新近的物理学发展却告诉我们，某些原来认为是放诸宇宙皆准的对称，事实上恰巧异乎寻常。就像1957年李政道、杨振宁和吴健雄三人向世人证明的一样，他们的发现，一时之间造成了物理学界极大的震撼。大家方才意识到，在某些基本物理过程里，满足某一物理系统的定律，跟那些满足该系统之镜像反射的定律，并不一定非相同不可。
事实上，当年在这种不对称性发现过后，为了能够解释这不对称现象，需要发展出一套崭新的物理理论，费曼就曾参与其事。因此他对此事的说明，特别显得戏剧化，他让一层层深不可测的自然奥祕渐次浮现出来。
善用向量微积分
跟随着物理学的长足进展，各式各样的数学表述也相继出现，原因是人们需要它们来表达新的物理定律。如果这些数学工具有幸遇到高手，被人很有技巧的适当调整过，而能够把它的表达效果发挥到极致，它就能使原本晦暗、错综复杂的物理现象看起来豁然开朗，变得特别简单而容易理解。
向量微积分（vector calculus）就是一个非常好的例子。三维空间的向量微积分，原本是人们发展出来、用来处理寻常空间物理问题的工具。它在表达许多没什么特殊空间方向偏好的物理定律方面（诸如牛顿定律等）非常实用。换句话说，这类物理定律对于空间中的一般旋转运作，具有对称性。
费曼能使他的听众深切了解到向量记号的威力，以及如何用向量来表达这些定律底下蕴藏的观念。
不过相对论告诉我们，这些对称变换应该把时间也一併包含在内，因而我们必须要有一套四维的向量微积分，才能有效运算。费曼在讲演中，也把这套数学方法介绍给我们，原因是它提供了相对论的诠释之路。向量微积分不只是告诉我们，时间与空间必须视为同一个四维时空结构中的各种面向，同样的，能量与动量在相对论性的架构中，也必须视为一体的两面。
在物理学上，我们应该以一个四维时空的角度来看待宇宙的历史，而不是我们以往所认为的，一个随着时光变迁的三维空间。这个新观念其实就是现代物理学的基础。不过这个观念的重要性，确实是叫人非常难以理解。当年爱因斯坦首次遇到别人提及它时，就相当不以为然。
介绍广义相对论最是精采
一般人心目中，时常错把爱因斯坦当作时空观念的始作俑者，事实上并非如此。最早主张这个观念的是爱因斯坦在苏黎世技术学院念书时的师长，原籍俄国的德国几何学家闵考斯基（Hermann Minkowski, 1864-1909）。正式提出的时间是1908年，比庞加莱和爱因斯坦提出狭义相对论的时间，晚上了几年。
闵考斯基在一场着名的讲演里说：「从今以后，独立空间与独立时间，注定会逐渐销声匿迹，将来只会有一个空间与时间统合起来的东西，成为并保持为单独实体。」闵考斯基的这番预言原载于一本1923年的书中，后来论文被人选出重印，与爱因斯坦、劳仑兹、魏尔（Hermann Weyl, 1885-1955）的论文合辑成《相对论原理》（The Principle of Relativity）一书。
费曼一生最具影响力的科学发现，也就是我在前面提到的，是从他对量子力学自创的一套时空解析方法中参悟出来的。时空对费曼一生的学术研究，以及对整个近代物理来说，无疑都是极端重要的。也因此，费曼在讲演中不遗余力，大力推销时空观念，再三强调它们的物理重要性，也就不足为奇了。相对论并非空洞、虚构的哲学，而时空亦非仅止于数学表述而已，它的确是你我所生活的这个浩瀚宇宙中，一样最基本的成分。
当爱因斯坦克服了他开始时的排斥心态，习惯了时空观念之后，他把这项观念全无保留的纳入了自己的思维，于是时空观念成了他后来把狭义相对论（等于由劳仑兹、庞加莱与爱因斯坦合创）推广成一般人所谓的广义相对论时，所不可或缺的一部分。在爱因斯坦的广义相对论里，时空变成弯曲的，不再是平直的，而且他还能够把重力现象一起併入这种弯曲时空之中。
显然这是一些非常难以了解的观念。在这本书的最后一讲里，费曼并没有试图搬出一整套用以呈现爱因斯坦理论全貌的数学表述来，他所给的是一种非常戏剧化的描述，并精心穿插一些引人注意的比拟，目的就是让听众能够避重就轻，弄懂理论中主要的观念。
在所有的讲演中，费曼特别注重保持词意的正确性。每当他所作的简化或所用的比拟有可能被误会，甚或有误导成错误结论的危险时，他几乎总是设法把所说的词句加上一些限制跟修饰。
就此而言，我倒是觉得他在简化描述广义相对论、讲解爱因斯坦场方程式时，省略了一些该有的修饰。因为在爱因斯坦的理论里，重力的来源，即所谓「有功」（active）质量，并不仅只跟能量相同（由爱因斯坦的方程式E = mc2 得来）。换言之，此重力应该来自能量密度（energy density）加上所有力之和，而后者即是重力的向内加速度的源头。我认为只要加上这一点修饰之后，费曼的描述就可以称得上无懈可击，是对这个物理学中最美丽且最能独当一面的理论的一篇最佳介绍。
授业风范，无人能及
虽然费曼毫不保留的指明，他的讲演对象是有心成为物理学家或已经走向物理职涯的学子。但是对其他从没有想到要变成物理学家的人，一样也能受益于他的这些讲演。
费曼一生深信不疑（而我亦心有戚戚焉），依照现代物理学中已知的基本原理，把有关我们这个宇宙的知识传授给一般大众，远较照本宣科的教书生涯重要得太多，且让人更有成就感。甚至于在他的晚年，参与「挑战者号」太空梭失事调查工作时，他在全国联播的电视节目上，匠心独运的证明给大家看，那场失事的原因并不扑朔迷离、莫测高深，而且说出来即使一般老百姓都可以了解。他在镜头前当场示范了一个既简单又令人心服的实验，说明了太空梭上的橡皮环遇冷变脆的情形。
表面上的他，无疑是位杰出演员，有些时候甚至客串小丑。但是大方向上，他的目的永远是严肃的。而哪儿还有比深一层了解我们宇宙间的自然现象，更为严肃的目的呢？在传授这项知识的成就上，无人能及费曼！
潘洛斯（Sir Roger Penrose, 1931-）
英国牛津大学数学教授，相对论及量子力学专家，1988年与霍金（Stephen Hawking）同获物理学界着名的沃尔夫奖（Wolf Prize）。潘洛斯也是认知科学专家、知名的科普作家，着有《The Emperor's New Mind》、《Shadows of the Mind》等书。
出版缘起
《费曼的6堂Easy物理课》英文版自从1995年由珀修斯图书公司（Perseus Books）推出以来，出乎意料的非常畅销，并且引起了一般大众、学生，乃至专家、学者的一片叫好声，并且唿吁我们再接再厉，继续出版一些费曼教授的书籍及录音带。于是我们再次去翻阅他的原着《费曼物理学讲义》，以及回到加州理工学院的历史档案，去找找看是否还有其他类似的「Easy」讲义。很遗憾的是，我们并没有找到。但是我们却找到许多「Not-So-Easy」的讲义。
说这些讲演没那么简单，只是因为其中包括了一些数学式子。但是它们对刚刚入门、有志于从事科学工作的学生来说，并不太过艰深。而这次所选的6篇讲义，保证都会使得有兴趣翻阅此书的学生、甚至一般读者，觉得跟前次那6篇一样，教人一见如获至宝，阅读时废寝忘食，读后更是回味无穷。
《费曼的6堂Easy相对论》还有一个跟《费曼的6堂Easy物理课》不太一样的地方，那就是《费曼的6堂Easy物理课》跨越了物理学的好几个领域，从力学到热力学再到原子物理。而你手里捧着的这6篇讲义，则是全部围绕着同一个焦点主题。此主题曾经引起近代物理学史上许多最革命性的发现，以及一些完全出人意表的理论。诸如从黑洞（black hole）到蛀孔（worm hole）、从原子能到时间弯曲（time warp）等。我们所说的主题当然不是别个，正是相对论。不过依我们的浅见，即使伟大的相对论之父，爱因斯坦先生本人，也似乎比不上这位来自大苹果（纽约市）的费曼先生，能够把爱因斯坦这套理论的内外精华、有啥妙用、以及所涉及的基本观念，解释得如此完美，直教人不得不击节赞叹。任何人只要读过此书，或聆听过英文版所附CD，就知道吾言之不谬矣。
珀修斯图书公司特别在此向潘洛斯（Roger Penrose, 1931-）先生致意，谢谢他为此书写了一篇清新洞澈的导读。另外我们要借此向哈特菲德（Brian Hatfield）与派因斯（David Pines）两位先生申谢，他们在讲义的筛选方面不吝赐给了我们许多非常宝贵的意见。再就是在加州理工学院物理系以及院方历史档案室工作的同仁，尤其是古德斯坦（Judith Goodstein）博士，由于他们的热心与协助，才使得本书得以顺利出版。
■中文版编辑说明：
1. 本书《费曼的6堂Easy相对论》与姊妹作《费曼的6堂Easy物理课》都收录了《费曼物理学讲义》转载来的两篇序文。为了维持这两本衍生作品各自的连贯性，在中文版里，转载而来的两篇序文皆放在书末附录中，请见附录一〈最伟大的教师〉及附录二〈费曼序〉。
2. 《费曼物理学讲义》英文版是一套三巨册的巨着（中文版拆成十四册），成书时间早于《物理之美》（The Character of Physical Law, 1965）。本书的六堂相对论，依序取自《费曼物理学讲义》第I卷的第11章、第52章、第15章、第16章、第17章及第II卷的第42章，其中谈「对称」的课，部分内容与《物理之美》略有重叠。
3. 中文版的费曼照片，均购自the Archives, California Institute of Technology（加州理工学院档案），获得授权使用。
导读
费曼风格，无与伦比
如果我们希望了解费曼为何是伟大的教师，就必须先认识他是多么了不起的科学家。
费曼无疑是二十世纪理论物理学家中的翘楚。他在该学术领域所做的贡献，影响到整个领域的发展方向，造成了目前把量子理论应用在最尖端研究上的大趋势，也因而塑造出我们今天对物质世界的各种基本看法。脍炙人口的费曼路径积分（path integrals）、费曼图（Feynman diagram）、以及费曼定则（Feynman rule），已经成为现代理论物理学家手中不可少的基本工具，也是他们把量子理论的各项定则应用到物理学各领域中（诸如电子、质子、光子之量子理论等等）时所必需。任何人若是想把量子理论的定则，去跟爱因斯坦狭义相对论的各项要求符合一致时，所需要的一套程序里也同样缺少不了费曼的方法。
虽然以上我所提到的这些观念，没有一样是我们能够轻易弄懂的，然而费曼独创的解析方法却能让它们看来远为清晰，并一扫以往使人极易兜进去的一些圈套。他在研究方面所具有的特殊成就才华，以及他之所以成为杰出教师之间，实有密不可分的关系。费曼不世出的天分，使他能够一刀切开蒙闭着物理问题核心的障碍，使我们清楚看到深藏于问题底层的物理原理。
不过就一般人对费曼的印象来说，更让人难以忘怀的是，他的滑稽动作、俚俗的笑话、整人的恶作剧。他一向不把权威放在眼里，喜爱表演森巴鼓，且常爱跟一些女性纠缠，有的好像用情很深，有的却似浮光掠影。他还喜欢光顾脱衣舞俱乐部。晚年的他突发奇想，排除万难跑到亚洲地理中心，去拜访一个鲜为世人知晓的小国图瓦（古称唐努乌梁海）。其他有关他的逸闻趣事，尚不胜枚举。
很显然，费曼是一位极端不平凡的智慧型人物，有着闪电般善于计算的头脑。我们可以从他生前的广泛兴趣，包括擅长打开保险柜、屡次智取安全人员、解读马雅古文字、以及在他自己本行学术上出类拔萃，获得诺贝尔奖等等，完全得到证实。然而这一切却仍不足以表达出费曼在其他物理学家与科学家心目中的崇高地位。他们一致认为，费曼是二十世纪最有深度、最有创意的思想家之一。
百分百的天才，百分百的丑角
杰出的物理学家兼作家戴森（Freeman Dyson, 1924-），在费曼早年从事发展一连串极重要观念的年代里，与费曼共事过。数年前戴森在他的一本书《从爱神到大地之母》（From Eros to Gaia）中提到了费曼。1948年间，戴森尚在康乃尔大学念研究所，他写给英国家中父母的家信内，特别谈到了费曼，他说：「费曼是研究所里一位年纪很轻的美国教授，半是天才，半是丑角。不过显然是他的高亢活力影响到这儿的物理学家跟学生，大伙儿都因为有他在而过得特别快乐。但是近日来我渐渐发现，他的内涵远非表面上看起来那样简单……」
在戴森寄出了这封家书四十年之后，也就是费曼逝世的1988那年，戴森对人说如果能够星移物换，又再回到当年的话，以他后来对费曼的了解，他会在家书中另加上这么一段：「对费曼教授更恰当的描写应该是这样：他是百分百的天才，百分百的丑角。他内心的过人才智，与外在的嘻笑胡闹，绝不是人格分裂后展现的两个不相干部分……他的思想跟搞笑，根本就是一体的两面。」
戴森说的真是一点也不错，费曼在课堂讲课的时候，所表现出来的机智都非常即兴自然，一点也不牵强做作。而且大多不是泛泛等闲可以模仿出来的，因此给人的印象非常深刻。费曼利用这种别开生面的表达功夫，牢牢抓住了听众的注意力。然而他却从不会因噎废食，因而扯离讲演的主题。费曼始终如一，整堂课都努力不懈的传授他对物理学的真知灼见。原来他是在笑闹声中，让听众把心情放松下来，才不至于心弦紧绷，深恐会面对难以掌握的数学表述及物理概念，而把自己吓得失去理性常态。
我们应该了解，虽然费曼确实喜欢上讲台作秀，喜欢成为大众注意的焦点，而且他也的确是一位上乘的演员，但表演并非他讲演的终极目的。他上台作秀的真正原因，不过是希望把自己对于基本物理观念的通盘理解，以及适切用来表达这些观念的数学工具，传授给台下听众而已。
单刀直入，画龙点睛
虽然搞笑似乎是费曼能够掌握听众注意力的最大关键，但是他之所以能很成功的传授那些知识，还有更为重要的一点，就是他的讲解方式非常直截了当。
事实上确乎如此，费曼似乎有某种非凡的能耐，凡事都能够一针见血，绝不浪费时间在跟人兜圈子胡缠。他认为那些空洞、玄奥、不切实际的哲学解释，根本就是无聊、没水准。甚至他对数学的态度也相去不远。他最不能忍受一些专门喜欢吹毛求疵、苛求数学上正确无误的人。但是他对于自己需要使用到的数学，必定会研究得精辟透彻，能够解说得头头是道。
费曼还有一项特质，就是从不人云亦云，依赖别人既有的判断。凡是他名下的东西，都必须经过他自己独立审慎思考之后，才会定案放行。也唯其如此，才使得他做研究工作或教书时所使用的方式，经常独树一帜，与以往或旁人所用者皆不相同。而且我们发现，凡是费曼与别人所使用的方式有相当大的出入时，我们大致上都可以确定，只要遵照费曼的方式，必然会使得你事半功倍、大有斩获。
唱作俱佳，气势夺人
费曼偏爱用言词与人沟通，是以他不轻易、也不经常拨冗写文章发表。在他不得不写出来的学术论文里面，虽然也透露出「费曼特质」，但多少总教人读后有些意犹未尽的感觉。而只有在他上了讲堂时，才能够把他的天才发挥得淋漓尽致。他那部脍炙人口的《费曼物理学讲义》，基本上就是他课堂上的讲稿，经过两位同事雷顿（Robert B. Leighton）和山德士（Matthew Sands）事后整理编辑而成。在这套书的字里行间，读者犹可感受到费曼当年在课堂上唱作俱佳的音容笑貌。
这本《费曼的6堂Easy相对论》都是从那套书里选出来的。不过就事论事，纯就这本书来说，仍然拘限于转换成了文字的不得已，无法全盘烘托出课堂上的气氛来。我以为，读者若是想更完整的领略到费曼当年在课堂上所散发出来的夺人气势，就必须坐下来，听一听费曼的现场原音再现。在我们聆听之际，会顿时发现费曼语气中的一切直率、不恭，以及搀杂其中的幽默调侃，都变成了顺理成章，完全值得击节赞赏。
我们这回实在是很有福气，本书英文版外带了所选6篇演讲的录音，因此你只要买了书，可以马上试试CD，就知道我所说的一点不假。我甚至要在此大力推荐各位在阅读此书之前，至少得先听几段录音。因为一旦我们领教过费曼铿锵有力、震慑全场、机智诙谐的语调，配上他那道地的纽约市井口音，就再也难以忘怀。随后阅读书中文字时，他的声音会自然而然的随着我们的目光，在我们脑海中响起。
其实不管我们是否接着阅读本书，从CD中我们已经分享到费曼盛年时，在努力发掘一些支配我们这个宇宙一切自然现象的不凡定律时，所感受的强大震撼力量。
且听费曼如何诠释相对论
这本《费曼的6堂Easy相对论》也是经过精挑细选的，程度上略高于1995年亦由珀修斯图书公司印行的《费曼的6堂Easy物理课》。尤为甚者，这6篇讲义互相配合得非常错落有致、相得益彰，集合起来便成为对当代理论物理最重要领域的一套精采诠释。
此领域非其他，正是相对论。它的正式历史还很短，迟至二十世纪初年才突然闯进人类思维。如今一般人的观念里，只要提到相对论，脑海中出现的第一印象不外爱因斯坦这个名字，两者直如焦孟，关系牢不可破。
不错，的确是爱因斯坦在1905那年首先明确且具体的发表了这个伟大的原理，从此替物理学研究开辟出另外一片天。但是实际上，相对论整体观念的形成不能只归功于爱因斯坦一人。在他之前，已有许多物理学家对此贡献良多，其中又以劳仑兹（Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928）与庞加莱（Henri Poincaré, 1854-1912）两人最为知名。在爱因斯坦发表相对论之前，他们已经弄清楚了这个当时犹在襁褓中的物理领域，其中绝大部分的基本观念。
除此之外，早于爱因斯坦出生之前数世纪，伟大的科学家伽利略与牛顿两人，在发展他们动力学理论的年代，就曾特地指出：一位等速运动中的观测者，跟另一位静止不动的观测者，两人所察觉到的物理现象应当完全相同。
这项观点被世人无异议接受了数世纪之久，终于碰上了一个棘手的关键问题。那就是在1865年，英国物理学家马克士威发表他所发现的一些左右电磁场运作的方程式。由于光也是电磁现象的一种，因而这些方程式也规范着光的传播。依据马克士威方程，光速是一个定值。而人们又意外发现，不论朝哪个方向测量光速，实际结果都是无分轩轾。若援引古典力学的想法，此事实唯应在观测者保持静止不动时才会发生，而不该同样发生在观测者朝某方向做等速运动的情况下。
劳伦兹、庞加莱和爱因斯坦等人所揭橥的相对论原理，虽然本质上跟伽利略与牛顿的古典相对性原理不同，但同样暗示：一位等速运动中的观测者，跟另一位静止不动的观测者，两人所察觉到的物理现象确实完全相同。
然而，对新的相对论来说，马克士威方程与该原理能够并行不悖。而光速在任何情况下，量来量去都永远是同一个定值，无论方向也好、观测者本身的运动速率也罢，怎么样折腾都不产生影响，都与光速没有关系！
这中间原本看来似乎山穷水尽疑无路的矛盾难题，如何竟然柳暗花明又一村，被物理学家奇蹟似的摆平了？且让我们听听无人可以模仿得了的费曼教授的精采诠释吧！
戏说对称
相对论大概是你我头一遭，开始感觉到对称（symmetry）这个数学观念中的物理力量。对称这个字眼人人都不陌生，比较陌生的是，如何能够依据一组数学式来应用这个观念？而这正好就是我们把狭义相对论的原理转换成一套方程式所需要使用的办法。
为了不牴触相对论原理，也就是要让静止不动的观测者与等速运动中的观测者所见到的物理现象完全一致，必须有一种所谓「对称变换」（symmetry transformation），才能把其中一位观测者所测量到的数据，转译成另一位观测者的数据。之所以称作「对称」，是基于两位观测者所看到的物理现象完全相同。对称的定义本来就是指：一样东西能从两个截然不同的角度去看，外观完全相同。
费曼处理这类抽象事物的法门非常踏实，加上他灌输观念的独特技巧，使得没有特殊数学底子或是不擅长抽象思考的人，也能了解箇中道理之巧妙。
虽然相对论带领我们找出来许多以往未曾为人知晓的对称，一些更新近的物理学发展却告诉我们，某些原来认为是放诸宇宙皆准的对称，事实上恰巧异乎寻常。就像1957年李政道、杨振宁和吴健雄三人向世人证明的一样，他们的发现，一时之间造成了物理学界极大的震撼。大家方才意识到，在某些基本物理过程里，满足某一物理系统的定律，跟那些满足该系统之镜像反射的定律，并不一定非相同不可。
事实上，当年在这种不对称性发现过后，为了能够解释这不对称现象，需要发展出一套崭新的物理理论，费曼就曾参与其事。因此他对此事的说明，特别显得戏剧化，他让一层层深不可测的自然奥祕渐次浮现出来。
善用向量微积分
跟随着物理学的长足进展，各式各样的数学表述也相继出现，原因是人们需要它们来表达新的物理定律。如果这些数学工具有幸遇到高手，被人很有技巧的适当调整过，而能够把它的表达效果发挥到极致，它就能使原本晦暗、错综复杂的物理现象看起来豁然开朗，变得特别简单而容易理解。
向量微积分（vector calculus）就是一个非常好的例子。三维空间的向量微积分，原本是人们发展出来、用来处理寻常空间物理问题的工具。它在表达许多没什么特殊空间方向偏好的物理定律方面（诸如牛顿定律等）非常实用。换句话说，这类物理定律对于空间中的一般旋转运作，具有对称性。
费曼能使他的听众深切了解到向量记号的威力，以及如何用向量来表达这些定律底下蕴藏的观念。
不过相对论告诉我们，这些对称变换应该把时间也一併包含在内，因而我们必须要有一套四维的向量微积分，才能有效运算。费曼在讲演中，也把这套数学方法介绍给我们，原因是它提供了相对论的诠释之路。向量微积分不只是告诉我们，时间与空间必须视为同一个四维时空结构中的各种面向，同样的，能量与动量在相对论性的架构中，也必须视为一体的两面。
在物理学上，我们应该以一个四维时空的角度来看待宇宙的历史，而不是我们以往所认为的，一个随着时光变迁的三维空间。这个新观念其实就是现代物理学的基础。不过这个观念的重要性，确实是叫人非常难以理解。当年爱因斯坦首次遇到别人提及它时，就相当不以为然。
介绍广义相对论最是精采
一般人心目中，时常错把爱因斯坦当作时空观念的始作俑者，事实上并非如此。最早主张这个观念的是爱因斯坦在苏黎世技术学院念书时的师长，原籍俄国的德国几何学家闵考斯基（Hermann Minkowski, 1864-1909）。正式提出的时间是1908年，比庞加莱和爱因斯坦提出狭义相对论的时间，晚上了几年。
闵考斯基在一场着名的讲演里说：「从今以后，独立空间与独立时间，注定会逐渐销声匿迹，将来只会有一个空间与时间统合起来的东西，成为并保持为单独实体。」闵考斯基的这番预言原载于一本1923年的书中，后来论文被人选出重印，与爱因斯坦、劳仑兹、魏尔（Hermann Weyl, 1885-1955）的论文合辑成《相对论原理》（The Principle of Relativity）一书。
费曼一生最具影响力的科学发现，也就是我在前面提到的，是从他对量子力学自创的一套时空解析方法中参悟出来的。时空对费曼一生的学术研究，以及对整个近代物理来说，无疑都是极端重要的。也因此，费曼在讲演中不遗余力，大力推销时空观念，再三强调它们的物理重要性，也就不足为奇了。相对论并非空洞、虚构的哲学，而时空亦非仅止于数学表述而已，它的确是你我所生活的这个浩瀚宇宙中，一样最基本的成分。
当爱因斯坦克服了他开始时的排斥心态，习惯了时空观念之后，他把这项观念全无保留的纳入了自己的思维，于是时空观念成了他后来把狭义相对论（等于由劳仑兹、庞加莱与爱因斯坦合创）推广成一般人所谓的广义相对论时，所不可或缺的一部分。在爱因斯坦的广义相对论里，时空变成弯曲的，不再是平直的，而且他还能够把重力现象一起併入这种弯曲时空之中。
显然这是一些非常难以了解的观念。在这本书的最后一讲里，费曼并没有试图搬出一整套用以呈现爱因斯坦理论全貌的数学表述来，他所给的是一种非常戏剧化的描述，并精心穿插一些引人注意的比拟，目的就是让听众能够避重就轻，弄懂理论中主要的观念。
在所有的讲演中，费曼特别注重保持词意的正确性。每当他所作的简化或所用的比拟有可能被误会，甚或有误导成错误结论的危险时，他几乎总是设法把所说的词句加上一些限制跟修饰。
就此而言，我倒是觉得他在简化描述广义相对论、讲解爱因斯坦场方程式时，省略了一些该有的修饰。因为在爱因斯坦的理论里，重力的来源，即所谓「有功」（active）质量，并不仅只跟能量相同（由爱因斯坦的方程式E = mc2 得来）。换言之，此重力应该来自能量密度（energy density）加上所有力之和，而后者即是重力的向内加速度的源头。我认为只要加上这一点修饰之后，费曼的描述就可以称得上无懈可击，是对这个物理学中最美丽且最能独当一面的理论的一篇最佳介绍。
授业风范，无人能及
虽然费曼毫不保留的指明，他的讲演对象是有心成为物理学家或已经走向物理职涯的学子。但是对其他从没有想到要变成物理学家的人，一样也能受益于他的这些讲演。
费曼一生深信不疑（而我亦心有戚戚焉），依照现代物理学中已知的基本原理，把有关我们这个宇宙的知识传授给一般大众，远较照本宣科的教书生涯重要得太多，且让人更有成就感。甚至于在他的晚年，参与「挑战者号」太空梭失事调查工作时，他在全国联播的电视节目上，匠心独运的证明给大家看，那场失事的原因并不扑朔迷离、莫测高深，而且说出来即使一般老百姓都可以了解。他在镜头前当场示范了一个既简单又令人心服的实验，说明了太空梭上的橡皮环遇冷变脆的情形。
表面上的他，无疑是位杰出演员，有些时候甚至客串小丑。但是大方向上，他的目的永远是严肃的。而哪儿还有比深一层了解我们宇宙间的自然现象，更为严肃的目的呢？在传授这项知识的成就上，无人能及费曼！
潘洛斯（Sir Roger Penrose, 1931-）
英国牛津大学数学教授，相对论及量子力学专家，1988年与霍金（Stephen Hawking）同获物理学界着名的沃尔夫奖（Wolf Prize）。潘洛斯也是认知科学专家、知名的科普作家，着有《The Emperor's New Mind》、《Shadows of the Mind》等书。
图书试读
第6堂课 弯曲空间
二维的弯曲空间
根据牛顿的理论：万物之间都有吸引力，强度跟两物体之间的距离平方成反比；任何物体对力的反应则是加速度，而加速度跟所施加的力之大小成正比。
这两个理论也就是牛顿的万有引力定律与运动定律。我们知道这两个定律讲的，就是物质世界里我们常见到的一切运动的原因，诸如撞球、行星、卫星、星系的运动等等。
爱因斯坦对重力定律有不同的解释，依照他的理论，空间与时间必须合在一块考量，构成所谓的时空，而此时空在巨大的质量附近会因而弯曲。这个弯曲，可不是牵涉在内的当事者蓄意，或是有什么原因让它改了道。对当事者来说，它走的仍是跟平常一样笔直的「直线」，但是落到旁观者眼里就不是那么回事了。这是一个非常非常复杂的观念，在这最后一堂课里，我们要把这个观念好好解释一下。
我们这堂课的主题本来应该分成三部分，其一是重力的影响，其二是关于我们已经研讨过的时空观念，最后才牵涉到时空弯曲的观念。不过我们一开始就要把这个主题简化，暂时先不去谈重力，也略去时间方面的考量，而直接去探讨弯曲空间。其他部分我们随后也会谈到，不过目前我们得先把全副心思集中在弯曲空间上，搞清楚弯曲空间到底是什么意思，以及更确切的说，爱因斯坦到底是要用它来干什么？
不过即使问题已经简缩到这么小，要一下子直接用三维空间来考量，还是相当困难。所以我们又再退而求其次，把问题缩减到二维空间里，来看看「弯曲空间」是什么意思。
为了要了解二维的弯曲空间，我们还必须先有个认识，就是住在这种空间中，视野极为有限。为了符合实情，我们只得运用想像力，假设有一只没有长眼睛的虫，像图6-1所示，住在一个平面上。牠只能够在该平面上移动，因而全然没有机会或方法得知「外面的世界」（牠当然也没有我们人类的想像力）。
我们当然是要以比喻来作解释。就像我们住在一个三维的世界里，而我们无法在熟悉的三维之外，凭空想像出另外一维来，所以我们只好用类比的方式，想出答案来。就好像我们是住在一个平面上的虫，虽然平面之外另有空间，但却因为感官上的不足，无缘从观感去认识。所以我们只得先从虫子的观感研讨起，记住牠必须待在自己的平面上，绝对无法离开。
二维的弯曲空间
根据牛顿的理论：万物之间都有吸引力，强度跟两物体之间的距离平方成反比；任何物体对力的反应则是加速度，而加速度跟所施加的力之大小成正比。
这两个理论也就是牛顿的万有引力定律与运动定律。我们知道这两个定律讲的，就是物质世界里我们常见到的一切运动的原因，诸如撞球、行星、卫星、星系的运动等等。
爱因斯坦对重力定律有不同的解释，依照他的理论，空间与时间必须合在一块考量，构成所谓的时空，而此时空在巨大的质量附近会因而弯曲。这个弯曲，可不是牵涉在内的当事者蓄意，或是有什么原因让它改了道。对当事者来说，它走的仍是跟平常一样笔直的「直线」，但是落到旁观者眼里就不是那么回事了。这是一个非常非常复杂的观念，在这最后一堂课里，我们要把这个观念好好解释一下。
我们这堂课的主题本来应该分成三部分，其一是重力的影响，其二是关于我们已经研讨过的时空观念，最后才牵涉到时空弯曲的观念。不过我们一开始就要把这个主题简化，暂时先不去谈重力，也略去时间方面的考量，而直接去探讨弯曲空间。其他部分我们随后也会谈到，不过目前我们得先把全副心思集中在弯曲空间上，搞清楚弯曲空间到底是什么意思，以及更确切的说，爱因斯坦到底是要用它来干什么？
不过即使问题已经简缩到这么小，要一下子直接用三维空间来考量，还是相当困难。所以我们又再退而求其次，把问题缩减到二维空间里，来看看「弯曲空间」是什么意思。
为了要了解二维的弯曲空间，我们还必须先有个认识，就是住在这种空间中，视野极为有限。为了符合实情，我们只得运用想像力，假设有一只没有长眼睛的虫，像图6-1所示，住在一个平面上。牠只能够在该平面上移动，因而全然没有机会或方法得知「外面的世界」（牠当然也没有我们人类的想像力）。
我们当然是要以比喻来作解释。就像我们住在一个三维的世界里，而我们无法在熟悉的三维之外，凭空想像出另外一维来，所以我们只好用类比的方式，想出答案来。就好像我们是住在一个平面上的虫，虽然平面之外另有空间，但却因为感官上的不足，无缘从观感去认识。所以我们只得先从虫子的观感研讨起，记住牠必须待在自己的平面上，绝对无法离开。
用户评价
评分
《费曼的6堂Easy相对论》这本书，与其说是一本科普书，不如说是一次思维的洗礼。作为一名对宇宙奥秘一直充满好奇，但又常常被物理学专业术语劝退的读者，我怀着忐忑的心情翻开了它。出乎意料的是，这本书给我带来了前所未有的轻松和愉悦。费曼教授的叙述方式，简直可以用“妙趣横生”来形容。他没有生硬地堆砌概念，而是像一位老朋友在和你聊天，用最生活化的例子，最生动的比喻，一点点地揭开相对论的神秘面纱。我尤其喜欢他处理“惯性”和“引力”关系的章节，那种循序渐进的引导，让我仿佛置身于一个巨大的实验场，亲自去感受物理定律的运作。书中的每一个小故事，每一个设问，都像是在为我“敲黑板划重点”，让我即使是初次接触，也能抓住核心思想。读完这本书，我不再觉得相对论是高高在上的理论，而是我能够理解、能够欣赏的，关于宇宙运行规律的美丽图景。
评分哇，我真的太爱这本书了！《费曼的6堂Easy相对论》简直是我读过的最棒的科普读物没有之一。作为物理学小白，我一直对相对论充满了敬畏，觉得它高深莫测，遥不可及。但这本书彻底颠覆了我的认知！费曼教授用他那标志性的幽默和清晰的语言，将那些复杂的概念拆解得如此易懂，简直就像在听一场精彩的讲座。他没有使用那些让人头晕的数学公式，而是通过生动的比喻和引人入胜的故事，一步步引导我进入相对论的奇妙世界。我至今还记得他讲到“时间膨胀”时，那个关于双胞胎的例子，当时我简直惊为天人！感觉自己的大脑被打开了一扇新的窗户，以前觉得像魔法一样的东西，现在竟然有了清晰的逻辑和画面感。读这本书的过程，就像一次激动人心的智力探险，每一次翻页都充满了惊喜和顿悟。我还会时不时地翻看，每次都有新的体会，感觉自己对宇宙的理解又深了一层。真的，如果你也对物理学好奇，但又被那些晦涩难懂的文字吓退，这本书绝对是你的不二之选！强烈推荐给所有想要了解相对论的朋友们！
评分我必须说，《费曼的6堂Easy相对论》这本书，彻底改变了我对科学的看法。我一直觉得物理学，特别是相对论，就像是隐藏在象牙塔里的知识，普通人很难触及。但这本书，它用一种极其自然、极其友好的方式，把那些曾经让我望而生畏的概念，变得亲切起来。费曼先生的语言风格非常独特，他不是那种照本宣科的学者，更像是一个充满好奇心的大孩子，在和你分享他发现的宇宙的秘密。他讲到“洛伦兹收缩”的时候，那个关于飞船速度的例子，简直是把抽象的概念具象化到了极致，我仿佛看到了那艘高速飞行的飞船，它的长度真的在“缩短”。这本书的魅力在于，它让你在不知不觉中，就建立起了对相对论的基本理解，而且这种理解是如此的深刻，让你在日常生活中，也会不自觉地去思考一些关于时间和空间的问题。它让我意识到，科学并非遥不可及，而是一种观察世界、理解世界的美妙方式。
评分这本书，哦，就是《费曼的6堂Easy相对论》，简直是给我的大脑做了一次Spa。我一直认为物理学，尤其是相对论，是属于天才的领域，而我，作为一个普通人，可能永远无法企及。但这本书，它就像一把钥匙，悄悄地打开了我对宇宙认知的大门。费曼先生的叙述方式太有魔力了，他不是在“教”你，而是在“分享”他眼中的奇妙世界。他用一种你绝对想不到的方式，将那些听起来无比科幻的概念，例如“时空扭曲”或者“质量与能量的等价”，解释得像是你我生活中的 everyday thing。我记得有一次，他讲到“狭义相对论”中的“同时性”问题，我以前觉得“同时”就是“同时”，但听他一讲，才知道原来在不同的参照系下，同一个事件是否同时发生，答案是不同的。这简直太颠覆我的常识了！这本书的每一个章节，都像是在进行一场有趣的脑力体操，让我不断地思考、推翻、再建立新的认知。它让我明白，科学并不是冰冷的公式和定理，而是充满想象力和创造力的探索过程。
评分我最近刚读完《费曼的6堂Easy相对论》，这是一次非常独特的阅读体验。这本书没有采用传统的教科书式讲解，而是更像是一种沉浸式的学习过程。费曼先生的风格非常个人化，他会直接和你对话，分享他的思考过程，甚至是他的困惑。这种亲切感让我觉得我不是在读一本关于科学的书，而是在和一位睿智的朋友交流。他提出的问题，有时候会让我停下来思考很久，甚至会去尝试自己解答。例如，关于光速不变原理的部分，他没有直接给出结论，而是通过一系列设问，引导读者自己去探索其背后的逻辑。这种“引导式”的学习方式，让我对相对论的理解不再是被动接受，而是主动建构。我发现自己开始用更抽象、更具象化的方式去想象空间和时间，而不是仅仅停留在日常的直观感受上。书中的一些类比，比如“时钟”和“尺子”的变化，虽然简单，却威力无穷，一下子就抓住了问题的核心。读完之后，我感觉自己不仅仅是学到了知识，更是学到了一种思考科学问题的方式，一种敢于挑战常识、勇于探索未知的精神。
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