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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。

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

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。

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书籍介绍

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。