一 火车和车厢里的故事——经典物理学的空间和时间 1
火车是在运动还是静止的 2
火车停在哪里 3
观察者O和O′之间 5
火车什么时候走到什么地方 8
不变的尺和不变的钟 11
车厢里的灯什么时候亮? 13
火车走得多快? 15
速度怎样变化? 19
车厢里的奇迹 22
从火车和车厢的故事得出的结论 25
二 光的传播的故事——经典时空观的局限 29
光是什么? 29
经典相对性原理对光的传播能成立吗? 32
一个大难题 34
矛盾怎样解决? 40
三 高速世界的故事——狭义相对论 46
经典的时空观念是那样稳固吗？ 48
爱因斯坦的假定 51
新的变换方程 54
过去的事还能重见吗? 61
3+3=3 63
迎刃而解 65
时间的延迟 67
“介子飞船” 71
宇宙旅行的故事 75
到底谁大? 78
标尺的收缩 80
质量变化，质能相关 84
时空观念的改观 87
四 引力场的故事——广义相对论 91
引力和引力场 91
惯性系和非惯性系之间有区别吗? 93
什么叫协变性? 97
时空的弯曲 98
行星进动，光线弯曲，谱线移动 101
伽马射线的新贡献 104
什么叫黑洞? 109
有引力波吗? 112
结语 115