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绝对时间和绝对空间

～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，绝对空间也被否定了

～爱因斯坦对绝对空间的否定～ 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