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序幕 1

第一章 物体的运动 4

一、物质和运动 4

二、机械运动与参照物 6

三、坐标系 7

四、质点 9

五、时间和时刻 10

六、路程和位移 11

七、匀速直线运动 13

八、匀变速直线运动 14

九、匀速圆周运动 16

第二章 牛顿运动定律 19

一、牛顿第一定律 20

二、牛顿第二定律 22

三、牛顿第三定律 24

四、惯性参照系 26

第三章 经典时空观 29

一、经典力学的相对性原理 29

二、伽利略变换 31

三、经典力学中的“同时性”是绝对的 32

四、不变的尺和不变的钟 33

五、经典时空观 34

六、经典力学中的速度相加定理 35

七、经典力学相对性原理的数学表达式 36

第四章 光的传播 38

一、光的本性 39

二、光的传播速度 41

三、绝对参照系 43

四、光速不变原理 44

五、经典时空观的局限性 46

第五章 狭义相对论 47

一、狭义相对论基本原理 48

二、洛仑兹变换 49

三、“同时”的相对性 51

四、我们居住的世界是一个四维时空连续区 54

五、长度缩短 55

六、时间延缓 59

七、狭义相对论中的速度相加定理 62

八、光速c是物体运动速率的极限——我们不能看到已经过去的事件 64

九、相对论中事件的时间顺序与因果关系 65

十、相对论性质量表达式 67

十一、加速器 69

十二、相对论性动量和相对论动力学基本规律 73

十三、相对论能量与质能方程 75

十四、质量亏损与原子能的应用 76

十五、狭义相对论与经典力学 80

第六章 广义相对论 81

一、万有引力定律 82

二、引力场 84

三、引力波 85

四、惯性质量和引力质量 85

五、引力场中同一地点不同质量的物体都有相同加速度的原因 86

六、惯性力与加速场 87

七、广义相对论的等效性原理 90

八、广义协变原理 91

九、光线在引力场中的偏转 91

十、行星近日点的进动 93

十一、谱线的引力红移 95

十二、弯曲的时空 98

十三、黑洞 100

十四、星际航行 100

尾声 104