时空之舞：中学生能懂的相对论

　　《时空之舞——中学生能懂的相对论》用生动而浅显的语言对狭义相对论和广义相对论进行了介绍。本书虽然叙述语言尽量简单，但对于狭义相对论中的洛伦兹变换、尺缩效应、同时相对性、钟慢效应、速度合成公式、动能定理、爱因斯坦质能方程等内容都进行了系统的介绍。对于深奥的广义相对论知识，如等效原理、引力时间膨胀、径向引力尺缩以及时空弯曲等，本书也给出了较为易懂的讲解。　在对相对论的介绍中，本书还穿插了大量非常有趣味的天文学知识，比如前灯效应、光行差、爱因斯坦行星、脉冲星、引力透镜、爱因斯坦环等，帮助读者增长知识的同时，对于启发读者兴趣也很有帮助。　本书在附录里还集中放置了关于相对论的一些初等数学推导，以帮助有兴趣的读者更深入地了解相对论在数学上的优美。

　　陈海涛，本科和硕士分别毕业于北京大学数学系和计算机系，现从事软件研发工作。曾任微软亚洲研究院助理研究员、盛大创新院高级研究员，也曾创业数载。业余以网名“小醉”活跃于各大BBS论坛，曾任北大未名BBS和一塌糊涂BBS站站长，以及水木社区天文版版主等，在水木社区天文版上首次提出太阳系小行星“阋神星”的中文命名。从中学时期就对天文学和相对论感兴趣，多年来对相对论进行了深入的学习和思考。

第一章　子非鱼思想…………………………………………………… ００１
第二章　相对性原理…………………………………………………… ００８
　　§２-１　惯性参考系……………………………………………… ００８
　　§２-２　伽利略相对性原理……………………………………… ０１０
　　§２-３　狭义相对性原理………………………………………… ０１３
第三章　绝对时空观…………………………………………………… ０１８
　　§３-１　牛顿对绝对时空观的表述……………………………… ０１８
　　§３-２　伽利略变换……………………………………………… ０１９
第四章　光速不变原理………………………………………………… ０２４
　　§４-１　光速的测量……………………………………………… ０２４
　　§４-２　光的本性………………………………………………… ０４７
　　§４-３　光速与光源的运动无关………………………………… ０５５
　　§４-４　光速与观察者的运动无关……………………………… ０６１
第五章　相对时空观…………………………………………………… ０６５
　　§５-１　绝对时空观的困境……………………………………… ０６５
　　§５-２　时间相对性……………………………………………… ０６８
　　§５-３　空间相对性……………………………………………… ０８１
第六章　狭义相对论…………………………………………………… ０８５
　　§６-１　背景假设………………………………………………… ０８５
　　§６-２　洛伦兹变换……………………………………………… ０８８
　　§６-３　尺缩效应………………………………………………… ０８９
　　§６-４　同时的相对性…………………………………………… ０９４
　　§６-５　钟慢效应………………………………………………… １０１
　　§６-６　相对论速度合成………………………………………… １０６
时空之舞——中学生能懂的相对论
　　§６-７　前灯效应与光行差……………………………………… １１０
　　§６-８　相对论多普勒效应……………………………………… １１３
　　§６-９　双生子佯谬……………………………………………… １１７
　　§６-１０　隧道佯谬………………………………………………… １２３
　　§６-１１　车库佯谬………………………………………………… １２５
　　§６-１２　爱因斯坦行星…………………………………………… １２７
第七章　超光速存在吗? ……………………………………………… １３２
　　§７-１　光斑和影子的移动……………………………………… １３２
　　§７-２　第三观察者……………………………………………… １３５
　　§７-３　超光速旋转……………………………………………… １３６
　　§７-４　回光效应………………………………………………… １３７
　　§７-５　横向视超光速与类星体视超光速喷流………………… １３８
　　§７-６　视向超光速星系………………………………………… １４０
　　§７-７　刚体振动………………………………………………… １４１
　　§７-８　相速度与群速度超光速………………………………… １４２
　　§７-９　切伦科夫效应…………………………………………… １４６
　　§７-１０　超新星SN１９８７A ……………………………………… １５０
　　§７-１１　其他超光速实验………………………………………… １５４
第八章　相对论动力学………………………………………………… １５５
　　§８-１　牛顿力学与狭义相对论的冲突………………………… １５５
　　§８-２　考夫曼实验……………………………………………… １５６
　　§８-３　贝托齐实验……………………………………………… １５７
　　§８-４　质心运动守恒…………………………………………… １５８
　　§８-５　运动物体的质量………………………………………… １６１
　　§８-６　相对论动量……………………………………………… １６４
　　§８-７　相对论动能与质能方程………………………………… １６５
　　§８-８　相对论能量Ｇ动量关系…………………………………… １６８
第九章　广义相对论…………………………………………………… １７４
　　§９-１　惯性质量与引力质量…………………………………… １７５
　　§９-２　厄缶实验………………………………………………… １８０
　　§９-３　等效原理与爱因斯坦电梯……………………………… １８２
　　§９-４　等效原理的空间验证…………………………………… １８５
　　§９-５　广义相对性原理………………………………………… １８７
　　§９-６　引力场方程……………………………………………… １８９
　　§９-７　光线弯曲………………………………………………… １９２
　　§９-８　引力红移与引力时间膨胀……………………………… １９７
　　§９-９　时空弯曲与引力几何化………………………………… ２０１
　　§９-１０　雷达回波延迟…………………………………………… ２０５
　　§９-１１　引力透镜………………………………………………… ２０７
　　§９-１２　黑洞……………………………………………………… ２１２
　　§９-１３　虫洞……………………………………………………… ２１７
　　§９-１４　水星近日点进动………………………………………… ２１９
　　§９-１５　引力波…………………………………………………… ２２０
　　§９-１６　文学影视作品中的相对论效应………………………… ２３６
附录　关于相对论的一些数学推导…………………………………… ２４３
　　１　惯性系之间的变换是一次变换……………………………… ２４３
　　２　洛伦兹变换的初等推导……………………………………… ２５５
　　３　惯性系变换只有伽利略变换和洛伦兹变换两种…………… ２６１
　　４　相对论动能公式的初等推导………………………………… ２６５
　　５　从开普勒三定律到万有引力定律…………………………… ２６８
　　６　从等效原理到时空弯曲……………………………………… ２７５
　　７　太阳边缘的星光偏折角计算………………………………… ２８０