本書采用人人學過的非常簡單的數(shù)學知識，再配以通俗易懂的插圖，對相對論進行解說，介紹了人人都能理解的時間與空間的理解方法。你知道嗎？時間旅行和宇宙論之間有很密切的關(guān)系！GPS 的精度提升也是托相對論的福！利用黑洞就能前往未來！閱讀本書也是對大腦非常有益的一次鍛煉。希望本書能夠讓更多的人了解到相對論的神奇之處。
可能很多人都覺得相對論是一個非常晦澀難懂的理論，因為提出這一理論的是被稱為天才的偉大科學家愛因斯坦。因為相對論顛覆了人類一直以來對時間和空間概念的認知，如果被常識所束縛肯定會感到難以理解。但實際上相對論的基本思考方法是非常簡單的。只不過要想理解相對論，必須暫時舍棄直覺上認為理所當然的常識。只要能做到這一點，每個人都能理解
相對論的基本理論。
本書采用中學就學過的非常簡單的數(shù)學知識，再配以通俗易懂的插圖，對相對論進行解說。首先從一直以來人類對時間和空間的理解開始進行說明，然后依次說明為什么需要相對論。相對論分為狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論只需要簡單的數(shù)學知識就能夠在一定程度上理解具體的計算內(nèi)容，從而走進時間和空間隨立場的變化而變化的神奇世界。而廣義相對論則是狹義相對
論的進化，使我們可以通過時間和空間的性質(zhì)對引力這個最本質(zhì)的力量進行說明。
全世界無數(shù)次的實驗結(jié)果已經(jīng)證明了狹義相對論的準確性，事實上，我們生活中許多便利的技術(shù)都與狹義相對論有著很深的聯(lián)系。而廣義相對論則是為了理解宇宙之中發(fā)生的現(xiàn)象而不可或缺的理論。愛因斯坦通過廣義相對論預言了黑洞和引力波等現(xiàn)象，而人類也確實在實際的宇宙空間中觀測到了這些現(xiàn)象，由此證明了廣義相對論也是正確的。
了解相對論，可以使我們對世界的看法產(chǎn)生巨大的改變。對于渴望掙脫常識的束縛，獲得全新視角的人來說，本書或許能夠為您提供一些靈感。此外，對所有人來說，閱讀本書也是對大腦非
常有益的一次鍛煉。希望本書能夠讓更多的人了解到相對論的神奇之處。
松原隆彥
高能加速器研究機構(gòu)、基本粒子原子核研究所教授。京都大學理學部畢業(yè)。廣島大學博士。曾任職于東京大學、約翰霍普金斯大學、名古屋大學等。主要研究宇宙論。獲得日本天文學會第 17 屆林忠四郎獎。著有《現(xiàn)代宇宙論》《宇宙有外側(cè)嗎》《宇宙的誕生與終結(jié)》《為什么宇宙剛剛好創(chuàng)造這個世界的奇跡參數(shù) 22》等多部作品。
深澤伊吹
1996 年出生。京都大學工學部畢業(yè)，京都大學博士。關(guān)于科學和學習方法的文章《別人選右我選左》深受中學生的喜愛，月度最高瀏覽量達到 30 萬次。最擅長將晦澀難懂的知識點通俗易懂地講解出來。
前言 2
本書的順序 8
愛因斯坦的幼年時期與青年時期 16
第1章 了解相對論之前的物理學
時間與空間會隨著立場的改變而改變
～俯瞰相對論～ 18
牛頓力學與電磁學
～相對論誕生之前的物理學兩大理論～ 20
勻速直線運動持續(xù)時的慣性定律
～牛頓第一運動定律～ 22
通過運動方程式解析物體的運動狀態(tài)
～牛頓第二運動定律～ 24
作用力與反作用力定律
～牛頓第三運動定律～ 26
任何人都沒有疑問的絕對時間和絕對空間
～牛頓力學對時間和空間的解釋～ 28
光也是一種電磁波，像波一樣傳播
～麥克斯韋總結(jié)的電磁定量～ 30
宇宙之中充滿了用來傳播光波的以太
～光是如何傳播的～ 32
邁克爾遜和莫雷否定了以太的存在
～光是不需要傳播媒介的波～ 34
以太不存在，絕對空間也被否定了
～愛因斯坦對絕對空間的否定～ 36
在移動的船上扔出一個球，球會跟著船一起移動
～伽利略相對性原理～ 38
不管運動還是靜止，物理法則都成立
～伽利略與愛因斯坦在相對論上的差異～ 40
如果光速不變，那么時間和空間就能伸縮
～光速是固定的～ 42
第一章的總結(jié) 44
術(shù)語解說① 45
愛因斯坦與奇跡之年 46
第2章 歡迎來到狹義相對論的世界
靜止時和運動時看光的軌跡是不一樣的
～運動的物體時間變慢①～ 48
對A來說，B的時間看起來變慢了
～運動的物體時間變慢②～ 50
反之對B來說，A的時間看起來也變慢了
～運動的物體時間變慢③～ 52
運動的物體時間會變慢，但在日常生活中完全感覺不到
～運動的物體時間變慢④～ 54
在視角固定的情況下，周圍的景色看起來會縮小
～運動的物體長度縮短①～ 56
時間和空間都會伸縮，但只有光速恒定不變
～運動的物體長度縮短②～ 58
2s的光速旅行
～神奇的子～ 60
即便是同樣的現(xiàn)象，不同的觀測者會得出
同時和不同時的結(jié)論
～同時性不一致①～ 62
利用時空圖解釋不可思議的現(xiàn)象
～同時性不一致②～ 64
在時空圖的坐標中只有光速是相同的
～同時性不一致③～ 66
自然界中的任何物體都無法超越光速，
因為能量會變成質(zhì)量
～越接近光速，質(zhì)量越大①～ 68
質(zhì)量不等于重量，只表示運動的難易度
～越接近光速，質(zhì)量越大②～ 70
利用質(zhì)量變成能量來進行發(fā)電的核電站
～質(zhì)量與能量的等價性～ 72
第二章的總結(jié) 74
術(shù)語解說② 75
愛因斯坦獲得諾貝爾物理學獎 76
第3章 歡迎來到廣義相對論的世界
狹義相對論的兩個弱點
～為什么需要廣義相對論～ 78
在封閉箱體中的人處于自由落體還是無重力狀態(tài)
～慣性參考系與慣性力～ 80
利用引力和慣性力的等效性來突破弱點
～人生中最幸福的思考～ 82
在下降的箱體中發(fā)出的光線會因為引力而出現(xiàn)彎曲
～光為什么不直線前進～ 84
太陽后面的星體發(fā)出的光芒會受太陽引力的
影響發(fā)生彎曲后抵達地球
～實際觀測到的引力使光線發(fā)生彎曲～ 86
距離引力源越近的地方時間越慢
～引力對時空的影響①～ 88
對光線來說的最短距離證明時空的彎曲
～引力對時空的影響②～ 90
光在彎曲的時空中直線前進，直線是最短的距離
～引力對時空的影響③～ 92
引力是時空彎曲而產(chǎn)生的作用力
～與牛頓力學思考的差異～ 94
黑洞的周圍空間扭曲、引力波擴散
～廣義相對論預言的兩個現(xiàn)象～ 96
搭乘火箭加速運動的哥哥比弟弟更年輕
～雙生子佯謬～ 98
第三章的總結(jié) 100
術(shù)語解說③ 101
第二次世界大戰(zhàn)與和平運動 102
第4章 相對論與我們的生活
GPS的精度提高多虧相對論
～GPD衛(wèi)星的時間比地球上的時間更快～ 104
利用加速器創(chuàng)造出無限接近光速運動的粒子
～基于狹義相對論的高質(zhì)量粒子～ 106
拋物線飛行創(chuàng)造出無重力空間
～沒有引力的空間～ 108
把握大約138億年前宇宙的誕生
～關(guān)于宇宙誕生的討論～ 110
宇宙起源于虛無，星體誕生于大爆炸
～大爆炸與宇宙誕生～ 112
前往未來很簡單？利用黑洞進行時間旅行
～相對論與時間旅行①～ 114
利用空間彎曲的蟲洞實現(xiàn)瞬間移動
～相對論與時間旅行②～ 116
利用蟲洞創(chuàng)造時間差回到過去
～相對論與時間旅行③～ 118
完成相對論后愛因斯坦的下一個夢想
～將這個世界上的所有作用力統(tǒng)一起來～ 120
第四章的總結(jié) 122
術(shù)語解說④ 123
主要登場人物 124
索引 125
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