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第1章 狭义相对论的建立 1

参考系、坐标系 1

惯性系和非惯性系 7

伽利略相对性原理——力学的相对性原理 12

经典的坐标变换——伽利略变换 14

电磁理论（光）不遵从伽利略相对性原理 17

光以太和绝对参考系 21

迈克尔逊-莫雷实验 24

对迈克尔逊-莫雷实验零结果的解释 29

第2章 狭义相对论的基本原理 37

爱因斯坦1905年的论文 37

狭义相对论的基本原理（两个假设） 39

光速不变的检验实验 43

洛伦兹变换 50

四维时空和间隔不变性 60

第3章 狭义相对论的时空观 74

牛顿的绝对时空观 74

同时的相对性（时间的相对性） 76

运动的时钟变慢效应（时间膨胀） 85

运动物体的长度缩短效应 105

时间次序问题 118

多普勒效应 119

第4章 相对论动力学 129

相对论的质量、质速关系 129

相对论的动量 136

相对论的能量、质能关系 138

能量、动量关系 148

相对论的运动定律 157

康普顿效应 164

第5章 等效原理 171

狭义相对论的缺陷 171

等效原理 181

引力和引力场 194

反引力（质量排斥） 208

第6章 马赫原理和广义相对性原理 211

马赫原理 211

广义相对性原理 214

第7章 广义相对论的空间和时间 216

弯曲空间、黎曼几何及度规 216

理想实验对弯曲时空的分析 222

引力方程 230

第8章 广义相对论的检验 233

引力方程的史瓦西解 233

引力与时间的关系——引力频移 234

粒子在球对称场中的运动与水星近日点的进动 242

光子在引力场中的运动——引力场中光线的弯曲 246

第9章 引力波及其探测 254

引力波 254

引力波的性质 255

引力波的波源 256

引力波的能量 259

引力波的探测 264

第10章 黑洞 275

恒星的演化 275

黑洞及表述黑洞的几个概念 282

黑洞的性质 293

黑洞的辐射（蒸发） 298

黑洞的观测 304

白洞和其他宇宙洞 313

第11章 宇宙学发展简史 319

古代宇宙观 319

经典宇宙论 322

现代宇宙论（简介） 326

第12章 现代宇宙学 327

宇宙学原理与罗伯逊-沃尔克度规 327

河外星系的谱线红移和哈勃定律 331

星系和射电计数 338

宇宙微波背景辐射 341

元素（氦）的丰度 352

标准宇宙模型 357

宇宙的演化 364

大爆炸模型的困难与暴胀宇宙 379

第13章 其他宇宙模型 383

爱因斯坦有限无界的静态宇宙模型 383

稳恒态宇宙模型 383

霍伊尔-纳里卡宇宙模型 385

等级式宇宙模型 388

震荡宇宙模型 389

暴胀宇宙模型 390

正反物质宇宙模型 390

紊乱或气泡宇宙模型 394

宇宙弦模 394

附录一些重大物理、天体物理事件年表 401

参考文献 404