理論物理學(xué)家有多厲害？他們是人類洞穿迷霧的眼睛。

人類認知真理有兩個辦法：第1種，先實驗觀察，然后再總結(jié)；第2種，先提出猜想，然后再去驗證。

我們?nèi)祟惖拇竽X中，具有天然的可以擬合物體運動規(guī)律的一種機能，這種機能在長期的生命的演化中達到了相當(dāng)高的水平。

無干擾情況下，籃球運動員可以在二十幾米的的距離，準(zhǔn)確的把籃球命中籃框中，這需要大腦再提前計算出一個二次拋物線，然后才能指揮手臂的肌肉力量發(fā)力出球。

這種思維方式甚至可以在一定程度上修正空氣阻力對于飛行中物體的影響，足球運動員踢出的香蕉球可以以弧線的形式飛進了球門中。

經(jīng)過訓(xùn)練的雜耍運動員，最高能夠拋出14個球。

但是這些都是有極限的。

》人類的直覺能夠完成的，最復(fù)雜的數(shù)學(xué)擬合上限是x的二次方。

幾百年前，牛頓做物理實驗的時候得到的所有物理學(xué)規(guī)律都不超過二次方，比如說s等于1/2加速度乘以時間的平方。

在萬有引力定律，力和距離的倒數(shù)的二次方成正比。

但是涉及到更加復(fù)雜的運動時候，人類的直覺已經(jīng)無能為力了。這個時候就需要借助邏輯構(gòu)造來探索更加精微的世界本質(zhì)規(guī)律。

牛頓和萊布尼斯發(fā)明了微積分，直覺、經(jīng)驗在科學(xué)研究中的作用就越來越降低。

伴隨著人類數(shù)學(xué)發(fā)展的物理學(xué)，在很多結(jié)論上都是超越人類直覺的。

在18世紀(jì)的時候，有一個非常有名的數(shù)學(xué)物理難題，就是最速降線的問題。伽利略認為這個速降線是一個圓弧線，實際上這是他根據(jù)直接猜測的。真正把這個問題解決的是約翰伯努利。

》最速降線和懸鏈線的問題，最終導(dǎo)致了泛函的出現(xiàn)。

泛函的出現(xiàn)，是科技進步史上一個非常重要的節(jié)點，是人類的文明從對自然規(guī)律的經(jīng)驗摸索狀態(tài)，轉(zhuǎn)向純理論探討的標(biāo)志事件。

在進入19世紀(jì)中的時候，物理學(xué)已經(jīng)變得非常復(fù)雜。由于工業(yè)革命的進步，儀器和觀測設(shè)備越來越先進和精密，人類對于天體運動的規(guī)律掌握的也越來越精確。

對于天體運動的計算，牛頓萬有引力定律計算出行星的短周期軌道已經(jīng)非常精確。目前，在航空航天上應(yīng)用的大氣層外的飛行器的軌道計算公式，都是牛頓萬有引力定律。

》太陽系軌道最內(nèi)側(cè)的行星是水星，每88天圍繞太陽運行一周。

我們知道行星圍繞恒星運行的軌道是一個橢圓，恒星位于橢圓的一個焦點。

橢圓就必須有一個長軸和一個短軸。長軸上的兩個點，其中一個點是離恒星最近的點。

水星每繞行太陽一周，近日點就會偏離一個極其微小的角度，累積100年以后，這個偏離的角度就相當(dāng)?shù)目捎^，會達到1.3度左右。

這被稱為水星的近日點進動。

但是，根據(jù)牛頓的萬有引力定律計算出來的，水星的近日點進動的理論值與觀測值，累積100年會偏差是43角秒。

1859年，法國天文學(xué)家尤賓.勒維力第一次發(fā)現(xiàn)了水星的近日點進動現(xiàn)象。

但是計算值和理論值之間的誤差，誰也沒有辦法解釋。很多著名的科學(xué)家，比如黎曼等人，試圖用電磁學(xué)的理論來解釋這種偏差現(xiàn)象，但是沒有成功。

物理學(xué)研究，不是尋找普遍現(xiàn)象，而是尋找極端現(xiàn)象，所以這43角秒的偏差對物理學(xué)發(fā)展的意義重大。

》自然規(guī)律可以像以前那樣憑經(jīng)驗湊出來嗎？加拿大科學(xué)家西蒙紐康打算試試。

西蒙紐康解決問題的方法簡單粗暴：直接去調(diào)整萬有引力定律中距離倒數(shù)的平方關(guān)系。

西蒙紐康假定在太陽系內(nèi)有一系列的看不見的物質(zhì)，阻礙行星的運動，最后湊出來的結(jié)果是萬有引力和行星距離倒數(shù)的2.15次方成正比。

但是用這個公式計算其他行星的運動軌道，卻有極大的偏差。

我們知道，開普勒通過長期的天文觀測提出的開普勒三大定律，已經(jīng)有幾百年的時間了。后來牛頓在開普勒定律的基礎(chǔ)上，才提出了萬有引力的計算公式。

引力之所以會表現(xiàn)出距離導(dǎo)數(shù)的平方關(guān)系，就是因為物質(zhì)按照球面平均分布的引力勢能，其單位面積上通量，和距離導(dǎo)數(shù)的平方成正比。

西蒙紐康的失敗，標(biāo)志著原來的實驗主義物理學(xué)正式走到了盡頭。

》人類必須用理論物理的方式來研究這個世界。

理論物理的意義就在于，科學(xué)家可以根據(jù)自己的智慧先驗性的推導(dǎo)出公式、定理，然后再進行實驗驗證。

為了解決牛頓引力定律，在洛倫茲變換下不能協(xié)變的問題。愛因斯坦在1915年6月，開始構(gòu)思廣義相對論。

在11月25號，愛因斯坦正式公布了廣義相對論場方程。在最困難的演算過程中，愛因斯坦把自己關(guān)在房間里，整整一個星期。

廣義相對論一公布，立刻轟動了世界。

用廣義相對論計算出來的水星近日點進動與實際觀測值完美吻合，完美的解釋了行星繞日的近日點進動問題。

》廣義相對論，是第1個純粹的，完全在紙面上推導(dǎo)出來的理論物理學(xué)成就。

愛因斯坦用純數(shù)學(xué)的方式把狹義相對論升級為廣義相對論，啟發(fā)了楊振寧把麥克斯韋方程升級為楊.米爾斯理論。

純粹理論物理學(xué)推導(dǎo)出來的成果有多么的牛叉？

在人類目前能夠?qū)嶒灥娜我饩确秶鷥?nèi)，廣義相對論都完美吻合。

Gps導(dǎo)航衛(wèi)星必須用廣義相對論和狹義相對論聯(lián)合修正，否則每天的定位精度會差10米。

廣義相對論也用于計算宇宙、恒星的演化！除了關(guān)于宇宙之間物質(zhì)密度的分布，廣義相對論的計算和實際觀測值有偏差以外，廣義相對論是目前人類能夠拿得出手的最完美的物理學(xué)理論。