阿尔伯特·爱因斯坦，伟大的物理学家、思想家和哲学家。他往往被认作“相对论之父”，其实他又是量子理论的主要奠基人和开创者之一。爱因斯坦创建了光量子论及质能相当公式，在阐明布朗运动、发展量子统计法方面都有成就。他创立了狭义相对论（1905年），并在此基础上推广为广义相对论（1916年），之后致力于相对论“统一场论”的建立，尝试将电磁场理论与引力场理论统一起来。1921年，他因理论物理学方面的贡献，特别是发现光电效应定律，获诺贝尔物理学奖。爱因斯坦堪称现代物理学的首席代表，其思想和成就是现代科技、现代文明的极其灿烂的标志。

物理学的概念是人类心
智的自由产物，它不是全然
由外在世界决定的，无论它
看来是否如此。
——【美】爱因斯坦
在我们这一时代的物理
学家中，爱因斯坦将位于最
前列。他现在是、将来也还
是人类宇宙中有头等光辉的
一颗巨星。
——【法】朗之万

第一部分 狭义相对论
一、几何命题的物理意义
二、坐标系
三、经典力学中的空间和时间
四、伽利略坐标系
五、狭义相对性原理
六、经典力学中运用的速度相加定理
七、光的传播定律与相对性原理的表面抵触
八、物理学的时间观
九、同时性的相对性
十、距离概念的相对性
十一、洛伦兹变换
十二、量杆和时钟在运动中的行为
十三、速度相加定理：斐索实验
十四、相对论的启发价值
十五、狭义相对论的普遍性结论
十六、经验和狭义相对论
十七、闵可夫斯基的四维空间
第二部分 广义相对论
一、狭义和广义相对性原理
二、引力场
三、惯性质量和引力质量相等是广义相对性公设的一个论据
四、经典力学的基础和狭义相对论的基础在哪些方面不能令人满意
五、广义相对性原理的几个推论
六、时钟和量杆在转动的参照系上的行为
七、欧几里得和非欧几里得连续区域
八、高斯坐标
九、狭义相对论的时空连续区可以当作欧几里得连续区
十、广义相对论的时空连续区不是欧几里得连续区
十一、广义相对论的严格表述
十二、在广义相对性原理基础上理解引力问题
第三部分 关于整个宇宙的一些思考
一、牛顿理论在宇宙论方面的困难
二、一个“有限”而又“无界”的宇宙的可能性
三、以广义相对论为依据的空间结构
附录一 洛伦兹变换的简单推导
附录二 闵可夫斯基的四维空间（“世界”）
附录三 广义相对论的实验证实

一、几何命题的物理意义
你们之中的大多数人或许曾在学生时代知道了欧几里得，也一定曾试图攀上欧几里得几何学这幢雄伟的高楼。你们或许也记得，这更多的是出于崇敬而不是热爱，你们那尽职尽责的老师在身后鞭策督促甚至追赶着你们，一层一层地，领略欧几里得几何学的精美构造。从我们以往的经验来看，当有人断定这其中的一些即使是最不着边际的命题是假命题时，你也会对他报以些许轻蔑。但当有人再反问你：“等等，你不会还坚持认为这些命题都是真命题吧？”你之前的那种高傲态度就会瞬间烟消云散了。别急，我们再好好考虑一下这个问题。
几何学开始于“平面”“点”和“直线”这些特定概念，在这些简单概念的基础上，我们又能同其他更为抽象或更为准确的观念进行联系；凭借这些观念组成的简单命题（公理），我们开始有意去接受所谓“真理”。接着，在逻辑推理的基础上，我们被迫承认那些根据公理推导出的命题是正确无误的，这也就是说，它们已经被证实。因此，当一个命题被认为是用公认的方法从公理中推导出来的，那这个命题就是正确的（真的）。一个几何学命题的真实性问题也因此归结为某个公理的真实性问题。现在，众所周知，最后这个问题不仅仅是几何学研究方法所无法回答的，更重要的是，这个问题本身没有任何意义。我们不能问“两点之间只有一条直线”这个说法是否正确。我们只能说，欧几里得几何学就是跟“直线”打交道的，每一条直线都因为位于直线上面的两个点而被赋予了独一无二的性质。“真实”这个概念不适用于纯几何学，因为“真实”这个词最终往往指向一个与其相对应的“真实”的物体。然而，几何学不关心概念与经验客体之间的关系，它研究的是这些概念本身的逻辑关系。
这样，我们就不难理解为什么以“真理”来定义几何学命题会让我们觉得不太舒服了。几何学的概念对应于自然界中或宽泛或精确的对象，这些物体最终无疑就是这些概念的不二之源。几何学应当摆脱这种限制，它应该将它的结构置于最大可能的逻辑集合中。例如，通过一个刚体上的两个点的位置来处理“距离”的方法，是深深地嵌入了我们的思维方式中的。因此，只要我们挑选适当的位置用一只眼睛观察，让三个点的视位置重合，我们就倾向于认定三个点在一条直线上。
根据我们一贯的思维方式，如果我们现在在欧几里得的几何学命题中增补一个简单的命题：在一个刚体上的两点永远对应同一距离，不考虑在物体位置上我们可能造成的任何改变。这样的话，欧几里得几何学命题就归结为关于各个实践上可视为刚体的所有可能相对位置的命题。几何学以此方式被补充之后即可被视作物理学的一个分支。现在，我们就可以在这种范畴内合理地讨论欧几里得几何学命题的“真实性”问题。既然我们已经将这些几何学观念和真实的物体相联系起来，那么这么问也就合情合理了。我们可以用不太准确的话这么表达，在此意义上，我们像用标尺和圆规绘制一幢建筑那样来理解几何命题的“真实性”。
当然，在此意义上对几何学命题真实性的说法是非常独断的，也是建立在不完整经验上的。当前，我们应该假设几何学命题“真实性”的确实存在，然后，再从一个更大的格局（广义相对论原理）出发，我们就能够看出来，这种“真实性”具有非常大的局限性，我们还需要考虑这种局限性的适用范围。
P2-4

本书原名《狭义与广义相对论浅说》，是爱因斯坦为了科普自己的相对论理论而创作的，在专业性和权威性上有十足的保证。爱因斯坦直言“有准大学生的教育水平就能读懂”，是名副其实的科普经典。
《相对论》在科学界与思想界都有着重要地位，无论是文科生还是理科生都能从中获益良多，其科普价值与教育价值得到了教育专家、家长和学生的广泛认可。
本书除了《狭义与广义相对论浅说》，还收录了爱因斯坦有关自己科学生涯的回忆自述，内容真诚且富有教育意义。

什么是相对论？
时间、空间和万有引力
我非常高兴《泰晤士报
》能给我这样一个机会，让
我写一点我的相对论。我已
经跟学术界的人士断绝联系
有很长时间了，现在有这样
一个机会，这令我很感动。
借此机会，我要对英国天文
学家和物理学家表示感激。
战争时期，你们国家的
一些著名科学家为了验证一
个在敌国完成并发表的理论
，甘愿耗费很多的时间和精
力，而且你们国家的科学事
业单位还会付诸大量金钱支
持，这完全是由你们国家在
科学工作方面伟大而光荣的
传统决定的。虽然太阳引起
光线的弯曲是一件客观存在
的事实，但对我的英国同行
们，我还是要表示我最衷心
的感谢。因为如果不是他们
进行了那次探测工作，我估
计在我在世的时间里，我很
难看到我的理论中最重要的
部分得以证明。物理学的理
论分为很多种，其中最多的
就是构造性。这种构造性从
最简单的形式体系开始，为
比较复杂的现象描绘一幅图
像。气体分子运动论就是最
好的例证，它认为机械的、
热的和扩散的过程都是因为
分子运动的结果。当我们认
为，我们已经成功地把一大
堆自然过程了解得很清楚了
，那么我们也就是在说：已
经建立了概括这些过程的构
造性理论。
另外，还有一类重要的
理论，这就是“原理理论”。
这种理论不使用综合法，而
采用分析法。它们是从经验
中发现自己的基础和出发点
的，没有采用假说构造。它
们是一类原理，也是自然过
程的普遍特征。这些原理还
必须依据数学形式，才能给
出各个过程或者它们的理论
表述方式。热力学正是做了
这项工作，它利用分析方法
，从不能存在的永动机出发
，导出了满足各个事件成为
可能的必然条件。
构造性理论和原理理论
各有特点。前者在解释事件
时，完备、适应性强而且明
确；而后者逻辑完整，基础
扎实。相对论正是属于原理
理论范畴。
要了解相对论的本性，
首先必须要弄清楚它所根据
的原理是什么。在我具体讲
相对论之前，我必须先告诉
大家，相对论具有相反的两
大块儿，有点像一座两层的
建筑，即狭义相对论和广义
相对论。狭义相对论是广义
相对论的基础，几乎适用于
一切物理现象，但要把引力
排除在外；而广义相对论则
正好拓展了狭义相对论，提
出了一种引力定律，还指出
了它与自然界其他力的关系
。
从古希腊时代起，我们
就知道：要描述一个物体的
运动，不能单独地描述它，
必须得借助一个参照物，这
就需要我们找到适合做参照
物的另外一个物体。描述一
辆车的运动状况，需要以地
面做参照物；而描述一颗行
星的运动，那就需要以所有
可见恒星为参照。在物理学
中，能在空间上为一个事件
做参照的事物就是坐标系。
如果没有坐标系，伽利略和
牛顿的力学定律是没有办法
用公式表示出来的。
为了使力学定律有效，
对坐标系的选择必须慎重，
即要求它必须没有转动和加
速度。在力学中，一般把这
种坐标系叫“惯性系”。力学
认为，自然界不是惯性系的
运动状态唯一的决定因素。
我们还需要知道这样一条定
理：如果一个坐标系对一个
惯性系做匀速直线运动，那
么这个坐标系也一定是一个
惯性系。“狭义相对性原理”
正是推广了这个定理，把所
有的自然界事件都包含在内
了，也就是说：自然界的那
些普遍规律，只要对坐标系
C适用，那么对相对于C做
匀速平移运动的坐标系C''来
说，同样适用。
除此之外，狭义相对论
还有另外一条原理：真空中
光速不变原理。这条原理认
为：在真空状态下，光的传
播速度是恒定不变的，也就
是说，在真空中，光速不受
观测者的位置和光源的运动
状态影响。物理学家都认为
这条原理是正确的，因为麦
克斯韦和洛伦兹的电动力学
已经取得了很大的成就。
尽管有很多强有力的事
实和经验为其做后盾，但从
逻辑学上看，这两者似乎又
是互相矛盾的。狭义相对论
正好解决了这个矛盾，把两
者在逻辑上做了很好的调和
，因为它把经典运动学做了
一定的修改，即（从物理学
的观点）论述时空规律的学
说。比如，除非指明两个事
件是对某一坐标系而说，否
则就不能说这两个事件是同
时发生的；同样，描述一个
东西的形状或说时钟运行得
快或者慢，都必须把它们相
对应的坐标系的运动状态考
虑在内。
但旧的经典物理学，包
括伽利略和牛顿的运动定律
在内，不能解释这样的相对
论运动。假如上述两条原理
完全适用，那么在相对论运
动学中适用的普遍数学条件
，与自然规律不能相违背。
这些条件在物理学必须是适
应的。比如，科学家发现了
飞速运动着的质点的新运动
定律，这个定律已经被带电
粒子的运动情况证实了。狭
义相对论中有一个最重要的
思想，就是物质体系的惯性
质量是怎样确定的：一个体
系的惯性质量与它所包含的
能量有关。紧接着，我们又
得出这样的结论：惯性质量
越多，潜在的能量也越多。
就这样，质量守恒原理在这
里失去了原有的作用，而能
量守恒原理在这里突显出来
了。
狭义相对论其实在很大
程度上

相对论是由爱因斯坦创立的关于时空和引力的理论，是现代物理学的基础之一。本书分为“狭义相对论”、“广义相对论”和“关于整个宇宙的一些思考”三部分，从数学、物理学的理论与实验等角度深入浅出地阐述了有关相对论的知识。