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