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相对论研究的是广袤宇宙的时空秘密，能量与质量间的谜题，以及电磁现象在时间、空间及因果描述上的制约。

本书让复杂的理论清晰简明，跟随本书慢慢思考、精进思维，理解相对论的基础原理，掌握正确思维的方法和规律，实现更有效率地学习。

1相对论诞生以前的物理学

伽利略大发现告别欧洲中世纪 2

什么是伽利略的相对性原理？ 4

引力和光都是通过以太传导？ 6

光是电与磁相统一的象征 8

地球速度的求法 10

20 世纪初期笼罩着整个物理学界的阴霾 12

牛顿力学的缺陷 14

狭义相对论诞生前夜 16

专栏 爱因斯坦的生平①

出生于德国这一背景所带来的意义 18

2狭义相对论的世界

爱因斯坦与他的16 岁梦想 20

爱因斯坦的***跳 22

全宇宙通用的物理定律 24

相对性原理支持物理学 26

无论何时何地都恒定不变的光速 28

两种原理引发的奇妙现象 30

颠覆了科学常识的狭义相对论 32

用时空图来展示运动状态下物体收缩 34

时空一体的证据 36

用光钟测量时间的延缓 38

利用时空图来看钟慢效应 40

物体越接近光速则其长度越短 42

质量会随着速度的增加而增加 44

一个速度不会随着时间的推移而增加的世界 46

能量与质量之间奇妙的关系 48

为什么E=mc2 ？ 50

欢迎来到四维时空 52

专栏 爱因斯坦的生平②

脱离德国，定居意大利、瑞士的日子 54

3跟随量子力学一起走进微观世界

一个用飞机来验证钟慢效应的男子 56

宇宙射线的奥秘 58

相对论对生命进化的贡献 60

加速器是一种有助于解开宇宙创生之谜的机器 62

运用于癌症治疗的狭义相对论 64

没有相对论便没有20 世纪后的文明进步 66

核能发电和***的相对论世界 68

核裂变和核聚变源自同一原理 70

相对论让银河旅行不再只是梦想？ 72

专栏 爱因斯坦的生平③

从瑞士再折回德国 74

4广义相对论的全貌

解决难题的启示是什么？ 76

狭义相对论中的两个弱点 78

广义相对论中存在的一个难题 80

由三个原理构成的广义相对论 82

两种质量之谜 84

通过实验求证而得两种重量的一致性 86

光线会因为引力而发生偏折 88

远离地表的地方光速会加快 90

引力位越高光速越快 92

在引力场中空间会弯曲 94

基于时空弯曲理论的广义相对论 96

专栏 爱因斯坦的生平④

迁往美国 98

5跟随宇宙论一起走进宏观世界

通过观测日食证实的广义相对论 100

“日光的引力红移”实验 102

揭秘光和宇宙！ 104

来自外星“小绿人”的*** 106

时空中展翅飞舞的蝴蝶——引力波 108

黑洞和相对论 110

宇宙会伸缩？！ 112

大爆炸后宇宙诞生 114

宇宙膨胀是什么？ 116

汽车导航也源于相对论 118

结语 120

大宫信光，科学记者。就读于东京教育大学，大学时即开始担任家庭教师，经营补习班。著有《大改变看世界的方式！》《现代科学的五十大发明、大发现》等科普读物。

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伽利略大发现告别欧洲中世纪

“惯性系”一定存在

在不受外力作用的情况下，一切物体都会进行匀速运动。换言之，只要外力为零，一切物体都将永远保持其原来的状态，静止的继续静止，运动的则继续沿直线做匀速运动。我们将这种物体的固有属性称为“惯性”。任何物体都具有惯性，这一规律就叫作“惯性定律”。这就是众所周知的伽利略大发现。

这里我们以马车为例，请您回想一下它的样子。马车之所以能不停地前进，是因为马儿在前面牵动着车子，对它不停地施加外力。中世纪欧洲的知识分子都认为这就是亚里士多德（前384—前322）曾提出的学说，即只要不断地对物体施加外力，物体的运动就不会停止。

而后，牛顿（1643—1727）将这个惯性定律纳为牛顿力学的定律。不过牛顿定律实质上主张的是“这个世界上必定存在着惯性系”。所谓的惯性系即惯性坐标系，是惯性定律成立的前提。

另外，牛顿第二定律是“物体在受到外力作用的情况下，物体的加速度方向跟作用力方向相同，加速度大小与作用力大小成正比”。这个定律只适用于惯性系。

伽利略的相对性原理指出，“在这个世界上惯性系无处不在”。牛顿的力学定律在任何惯性系中都适用成立。这为后来相对论的发现奠定了坚实的理论基础。

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