自序
第一部分　狹義相對論
　　1　時間與空間　最熟悉的陌生人
　　2　牛頓時空觀　固定舞臺上的世界
　　3　以太危機與光速之謎
　　4　經典時空變換
　　5　狹義相對論的建立
　　6　震驚世界的E＝mc2
　　7　牛頓時空觀的顛覆
　　8　四維時空奇景
第二部分　廣義相對論
　　9　廣義相對論的建立
　　10　重力場與時空彎麯
　　11　廣義相對論的實驗驗證
　　12　愛因斯坦的宇宙
　　13　超時空之旅
　　14　時間之箭
第三部分　統一場論
　　15　時空與萬物至理
後記

自序
　　詩曰：
時間空間為何物？物質運動何相關？
剪不斷來理還亂，且看愛氏相對論。
　　什麼是相對論？我想最有資格迴答這個問題的人非愛因斯坦莫屬。愛因斯坦在著作中指齣：相對論是以對運動、空間和時間的貫徹一緻的物理解釋為基礎的一種物理理論。提到運動顯然離不開物質，所以物質也應該囊括在其中。這樣一來，相對論實際上就是一種解釋宇宙整體規律的理論瞭，因為宇宙就是時空以及其中所包含的物質及運動。
　　自古以來，宇宙就是人類永恆的話題。浩渺的宇宙充滿瞭神祕，也引發瞭人類無數的幻想。愛因斯坦曾說過：「為什麼相對論及其如此遠離日常生活的概念和問題會在大眾中引起持久而強烈的迴響，有時甚至達到瞭狂熱的程度，這一點我從來沒有想清楚……」其實，我覺得可以從他所說的另一段話中來尋找答案：「我們所能擁有的最美妙的情感體驗就是神祕……誰要是對神祕失去瞭興趣，不再好奇、不再驚訝，那他就失去瞭活力。」任何一個有活力的人，都對探索未知充滿瞭興趣。相對論是解開宇宙之謎的鑰匙，所以，儘管它與日常生活無關，還是引起瞭無數人的狂熱，因為它把人們帶進瞭最美妙的神祕體驗中。
　　依愛因斯坦自己的說法，相對論分為三層境界：第一層是狹義相對論，第二層是廣義相對論，第三層是統一場論。遺憾的是，第三層境界愛因斯坦盡其畢生精力也沒能完成，所以，目前人們隻把相對論的發展分為兩個層次：狹義相對論和廣義相對論。廣義相對論是狹義相對論的延續，狹義相對論則是廣義相對論的一種極限情況。我們都知道狹義相對論很精彩，但是，廣義相對論更精彩！狹義相對論建立瞭四維時空的概念，廣義相對論則找到瞭解鎖時空密碼的鑰匙！
　　本書以愛因斯坦建立狹義和廣義相對論的思想歷程，以及物理學傢們對時空和宇宙的探索為主線，循序漸進地介紹瞭相對論的產生、發展、驗證與應用，介紹瞭各種神奇的相對論效應和宇宙學奇觀，深入剖析瞭時空的本性，釐清瞭一些容易產生誤解的問題，另外還簡單介紹瞭統一場論。作為一本科普讀物，本書涵蓋瞭光速現象、鐘慢尺縮、質能互換、閔氏時空、時空鏇轉、時空圖、光錐（Light cone）、重力場（Gravitational field）、時空度規、時空彎麯、重力透鏡（Gravitational lensing）、重力波（Gravitational wave）、時間箭頭、時空量子化、多維時空等相對論中，引人入勝的大部分內容，也涵蓋瞭宇宙的基本圖景、宇宙的過去和未來、暗能量（Dark energy）、黑洞（Black hole）、白洞（White hole）、蟲洞（Wormhole）、時空旅行等相關的宇宙學方麵的內容，還涉及瞭原子彈、氫彈、衛星導航、相對論效應的視覺圖像模擬等相關技術，同時還把歷史趣事穿插其中，以使讀者在輕鬆的氣氛中完成對奇妙的相對論世界的探索。
　　相對論與量子力學並稱為現代物理的雙璧，想寫好它絕非易事。我最早接觸相對論時，就曾陷入過這樣的睏境：為什麼光速是速度的極限？尺縮鐘慢的根本原因是什麼？如何理解運動雙方都覺得對方的量尺縮短瞭？為什麼時間和空間可以組閤在一起，其科學道理為何？等等。如果這些問題不說清楚，就會使讀者覺得相對論很難理解。這種情況我在本書中是盡力避免的，我力求達到讓讀者知其然而更知其所以然的目的，相信讀者朋友們讀完本書後，相對論的神祕麵紗會被摘下，如果你能有豁然開朗的感覺，對我來說就是最大的成功。
　　本書中齣現瞭少量的公式，這些公式都是相對論中最精華的公式以及理解相對論所必需的，而且隻要具備初等數學知識就能看懂，並不會給讀者帶來額外的負擔。另外，在本書中，如無特別說明，「光速」均指真空光速。提醒讀者注意的是：當光射入介質中（如空氣、水等）時，會與介質中的微小粒子發生相互作用，從而導緻光在介質中的錶觀傳播速度減小。空氣中的光速比真空光速小萬分之幾，可近似認為二者相等。
　　由於本人能力所限，疏漏和不足之處在所難免，敬請讀者朋友們批評指正。
高鵬