图解相对论

前言 2
本书的顺序 8
 
爱因斯坦的幼年时期与青年时期 16
 
 
第1章  了解相对论之前的物理学
 
时间与空间会随着立场的改变而改变
～俯瞰相对论～ 18
牛顿力学与电磁学
～相对论诞生之前的物理学两大理论～ 20
匀速直线运动持续时的惯性定律
～牛顿运动定律～ 22
通过运动方程式解析物体的运动状态
～牛顿第二运动定律～ 24
作用力与反作用力定律
～牛顿第三运动定律～ 26
任何人都没有疑问的时间和空间
～牛顿力学对时间和空间的解释～ 28
光也是一种电磁波，像波一样传播
～麦克斯韦总结的电磁定量～ 30
宇宙之中充满了用来传播光波的以太
～光是如何传播的～ 32
迈克尔逊和莫雷否定了以太的存在
～光是不需要传播媒介的波～ 34
以太不存在，空间也被否定了
～爱因斯坦对空间的否定～ 36
在移动的船上扔出一个球，球会跟着船一起移动
～伽利略相对性原理～ 38
不管运动还是静止，物理法则都成立
～伽利略与爱因斯坦在相对论上的差异～ 40
如果光速不变，那么时间和空间就能伸缩
～光速是固定的～ 42
章的总结 44
术语解说① 45
 
爱因斯坦与奇迹之年 46
 
 
第2章  欢迎来到狭义相对论的世界
 
静止时和运动时看光的轨迹是不一样的
～运动的物体时间变慢①～ 48
对A来说，B的时间看起来变慢了
～运动的物体时间变慢②～ 50
反之对B来说，A的时间看起来也变慢了
～运动的物体时间变慢③～ 52
运动的物体时间会变慢，但在日常生活中完全感觉不到
～运动的物体时间变慢④～ 54
在视角固定的情况下，周围的景色看起来会缩小
～运动的物体长度缩短①～ 56
时间和空间都会伸缩，但只有光速恒定不变
～运动的物体长度缩短②～ 58
2μs的光速旅行
～神奇的μ子～ 60
即便是同样的现象，不同的观测者会得出
“同时”和“不同时”的结论
～同时性不一致①～ 62
利用时空图解释“不可思议”的现象
～同时性不一致②～ 64
在时空图的坐标中只有光速是相同的
～同时性不一致③～ 66
自然界中的任何物体都无法超越光速，
因为能量会变成质量
～越接近光速，质量越大①～ 68
质量不等于重量，只表示运动的难易度
～越接近光速，质量越大②～ 70
利用质量变成能量来进行发电的核电站
～质量与能量的等价性～ 72
第二章的总结 74
术语解说② 75
 
爱因斯坦获得诺贝尔物理学奖 76
 
 
第3章  欢迎来到广义相对论的世界
 
狭义相对论的两个弱点
～为什么需要广义相对论～ 78
在封闭箱体中的人处于自由落体还是无重力状态
～惯性参考系与惯性力～ 80
利用引力和惯性力的等效性来突破弱点
～“人生中幸福的思考”～ 82
在下降的箱体中发出的光线会因为引力而出现弯曲
～光为什么不直线前进～ 84
太阳后面的星体发出的光芒会受太阳引力的
影响发生弯曲后抵达地球
～实际观测到的引力使光线发生弯曲～ 86
距离引力源越近的地方时间越慢
～引力对时空的影响①～ 88
对光线来说的短距离证明时空的弯曲
～引力对时空的影响②～ 90
光在弯曲的时空中直线前进，“直线”是短的距离
～引力对时空的影响③～ 92
引力是时空弯曲而产生的作用力
～与牛顿力学思考的差异～ 94
黑洞的周围空间扭曲、引力波扩散
～广义相对论预言的两个现象～ 96
搭乘火箭加速运动的哥哥比弟弟更年轻
～双生子佯谬～ 98
第三章的总结 100
术语解说③ 101
 
第二次世界大战与和平运动 102
 
 
第4章  相对论与我们的生活
 
GPS的精度提高多亏相对论
～GPD卫星的时间比地球上的时间更快～ 104
利用加速器创造出无限接近光速运动的粒子
～基于狭义相对论的高质量粒子～ 106
抛物线飞行创造出无重力空间
～没有引力的空间～ 108
把握大约138亿年前宇宙的诞生
～关于宇宙诞生的讨论～ 110
宇宙起源于虚无，星体诞生于大爆炸
～大爆炸与宇宙诞生～ 112
前往未来很简单？利用黑洞进行时间旅行
～相对论与时间旅行①～ 114
利用空间弯曲的虫洞实现瞬间移动
～相对论与时间旅行②～ 116
利用虫洞创造时间差回到过去
～相对论与时间旅行③～ 118
完成相对论后爱因斯坦的下一个梦想
～将这个世界上的所有作用力统一起来～ 120
第四章的总结 122
术语解说④ 123
 
主要登场人物 124
索引 125