本书是弦论小女孩系列（如果有的话）的开篇之作，目标读者是青少年朋友和具有中学知识的物理爱好者，此外，家长也可以陪伴小朋友阅读此书，从而提升科学素养。本书内容可大致分为五部分：引子、狭义相对论、广义相对论、数学知识和附录。引子综述了本系列计划涵盖的内容，狭义相对论和广义相对论是本书主要知识，数学知识是为理解本书中的物理以及帮助物理学习的简单科普，附录则是给意犹未尽的读者提供的更加深入的知识。

周思益，博士（抖音账号：弦论世界），2014年本科毕业于中国科学技术大学，同年进入香港科技大学王一组攻读博士学位，2019年进入斯德哥尔摩大学Bo Sundborg组做一期博士后，2021年进入神户大学Toshifumi Noumi组做二期博士后。主要研究引力波以及宇宙对撞机物理。

引子 物理学天空的两朵乌云
第1课 尺缩效应
第2课 钟慢效应与自然单位制
数学课 斜坐标系与洛伦兹变换
第3课 时空间隔与光锥
第4课 双生子佯谬
数学课 坐标系和度规
第5课 速度的叠加
第6课 相对论性质量
数学课 矩阵
第7课 选读课：托马斯进动
数学课 爱因斯坦求和约定
第8课 庞加莱半平面
狭义相对论考试
第9课 物质告诉时空如何弯曲
第10课 时空告诉物质如何运动
第11课 爱因斯坦场方程与曲率
数学课 曲率与度规
第12课 能量动量张量
广义相对论考试
附录A 洛伦兹变换的推导
附录B 推导速度的叠加
附录C 一点微分学
附录D 广义相对论考试答案
致谢

今天，我想给大家讲一
个读书人的故事，如果我自
己算得上的话。
从认字认得差不多开始
，我就能自己读书了。母亲
总是带我逛图书城，让我找
自己感兴趣的书看。我从来
都是自己选书看，这事家长
替代或强迫没什么用，任何
强迫式学习都是徒劳的。
小学时，学文学的妈妈
让我看《红楼梦》，可是那
时候除了“角色好多啊”“林
黛玉好可怜呀”之类的想法
，我没有更多的感受。反倒
是《哈利波特》《郑渊洁童
话》《格林童话》《安徒生
童话》《西游记》《福尔摩
斯探案全集》，还有青少年
版《史记》《资治通鉴》等
，让我看得津津有味。
有些家长认为孩子读不
懂的书，也许孩子能读懂；
反过来，有些家长以为孩子
读得懂的书，孩子当时真的
读不懂，或者不感兴趣。所
以我觉得：书，还是得自己
来选。
现在很多“鸡汤文”说：
当时家长不强迫自己，自己
就不能成才。对此我是存疑
的：强迫就像赌博一样，孩
子有可能在重压下成才，但
很多孩子在重压之下一辈子
都不想学习了，这个后果是
需要孩子和父母双方同时承
担的。孩子的一时兴起，之
后想要放弃也是正常的，家
长可以给他们一些正向反馈
，引导他们坚持下去。
我的爷爷是一位高中物
理教师，在我小时候，他就
给我表演各种“神迹”，比如
小孔成像。他制作了各种各
样的物理教具，都是之前上
物理课用的，总是表演给我
看，非常有意思。我很幸运
有一位很好的启蒙老师。
回想起来，中学时光是
有趣的，我的生活里把读书
和活动连接得很好，书内书
外的一切都很有意思。
《三国演义》应该给不
少青少年带来过阅读的乐趣
，各具特色的人物角色、巧
妙的谋思，还有酣畅淋漓的
战斗……我现在还记得，那
时候一见到我妈闲下来，就
去跟她说三国的情节，巴拉
巴拉一个细节都不舍得漏下
。有一次，语文课上要讲《
舌战群儒》，老师让我们分
角色扮演，我第一个报名，
扮演诸葛亮。我至今仍然记
得当时的场景——我用树叶
制作了诸葛亮的帽子，大骂
薛综：“薛敬文安得出此无
父无君之言乎！”当时演薛
综的那个同学被我骂得踉跄
地退后了几步，差点摔倒，
有意思！
兴趣是最好的老师啊！
但让我印象最深的是诸
葛亮的智者形象，他的言行
和德行总是给人一种世外高
人的感觉，我也想成为那样
的人。所以，在家人的帮助
下，我就去找那些能让自己
变聪慧的书。那时候读了《
苏菲的世界》《七天教你读
懂哲学》等哲学科普书，我
特别入迷，深深地陷进去了
。其中讲到的叔本华的思想
“向左痛苦，向右空虚”，我
觉得非常有道理。书里还有
哲学之外的小故事，比如叔
本华人品不好、叔本华和黑
格尔抢课堂、休谟的怀疑论
等，我也觉得特别有意思。
小时候种下的兴趣，会
影响后来选择的阅读方向。
高中几年实实在在读了很多
的科普、科幻书。对我影响
最大的是霍金的《时间简史
》一书，觉着他知道时间那
么奥妙的事物，我就像小时
候崇拜诸葛亮那般尊敬他。
现在看来，偶像的模范力量
也很重要，当时自已就觉得
要向偶像学习。那时候班上
还有几个跟我一样喜欢物理
的同学，我们经常一起交流
。还有几个同学订阅了《科
学美国人》杂志，经常传阅
。
我的兴趣是广泛的。初
二时正逢世界杯，作为女生
，我却也跟大家一样痴迷。
令我印象最深的是一场澳大
利亚对阵日本的比赛，澳大
利亚直到第82分钟还0比1
落后于日本，最后8分钟，
连进3球。还有那届世界杯
上，宝刀未老的齐达内表现
神勇，这些都让我感受到：
没有什么不可能，只要你有
梦想。
在那个时期，我同时意
识到，学习科学需要有图像
思维。每当我看到一道物理
题之后，我的眼前就真的会
出现一辆小车在动，最后停
在那儿了——我的大脑里总
是会有一处空间放着这些想
象出来的“小玩具”。即使现
在思考相对论、弦论，我也
总能“脑补”出很多描绘它们
的画面和情景。我相信大家
都有这样的天赋，只不过没
有拿来好好应用。举个例子
，一提起钟摆，大家肯定脑
子里会有画面感，钟摆在来
回不停地摆动，从左到右、
忽上忽下地做着动能和势能
的交换。
有一双物理的眼睛，意
思就是说能看见公式后面的
“物理图像”，可不是看什么
都要思考它的运动方程，那
样就累死了。看到和理解“
两个铁球同时落地”的含义
，要比学会用F=ma重要得
多。
费曼就是物理图像大师
，他的学习方法对我有非常
大的影响。他学了任何知识
，都会马上给小学生讲课，
让小学生也能听懂。费曼发
明的费曼图，用图像简化了
物理学家们苦苦纠结的公式
推导。爱因斯坦的图像思维
就非常强大，他想象自己骑
着光，后来也因此发现了狭
义相对论和广义相对论。爱
因斯坦对全人类的博爱也令
人感动。物理学家并不像很
多人想象得那样，是每天读
书、运算的书呆子，物理学
家其实都是非常有趣的人。
同时，我也很喜欢文学
。我时常觉得文学所描绘的
世界，如果不学物理，是很
难理解的。我们会感慨