圖解相對論

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時間和空間
～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，空間也被否定了
～愛因斯坦對空間的否定～ 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
章的總結 44
術語解說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
2μs的光速旅行
～神奇的μ子～ 60
即便是同樣的現象，不同的觀測者會得出
“同時”和“不同時”的結論
～同時性不一致①～ 62
利用時空圖解釋“不可思議”的現象
～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，
因為能量會變成質量
～越接近光速，質量越大①～ 68
質量不等于重量，只表示運動的難易度
～越接近光速，質量越大②～ 70
利用質量變成能量來進行發(fā)電的核電站
～質量與能量的等價性～ 72
第二章的總結 74
術語解說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”是短的距離
～引力對時空的影響③～ 92
引力是時空彎曲而產生的作用力
～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 100
術語解說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 122
術語解說④ 123
 
主要登場人物 124
索引 125