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20世纪初，众多物理学家认为物理学的大厦已经基本建成，只剩下了修修补补的工作。但随后诞生的相对论和量子理论让物理学进入了一个新的发展阶段，也深刻影响了人类对于时空的认知。

本书就以爱因斯坦和他的相对论为切入点，介绍了物理学的新发展。全书可分为三部分：部分从20世纪近代物理的开端讲起，介绍了爱因斯坦的一生和狭义与广义相对论；第二部分从相对论延伸开来，介绍了恒星和宇宙的演化，以及宇宙中的致密天体；第三部分主要介绍了黑洞理论和霍金一生的贡献。

本书源自赵峥教授在网络平台的课程，保留了课堂的原汁原味，语言生动风趣、通俗易懂，内容深入浅出，适合对近代物理发展感兴趣的中学生、大学生等广大物理爱好者阅读。

第 一课 物理学天空中的两朵乌云

从《狭义与广义相对论浅说》谈起 002

物理学天空中飘着哪两朵乌云 002

一场持续200年的大论战 004

让物理学家困惑不解的难题 006

犹豫不决的普朗克 009

光不仅是波，而且是粒子 010

第二课 爱因斯坦与物理学的革命

并非神童的爱因斯坦 013

高考补习班：爱因斯坦快乐的一年 015

苏黎世联邦理工学院：爱因斯坦逃课了 016

一个四处碰壁的失业青年 018

专利局与自由读书的俱乐部 020

爱因斯坦奇迹年 023

第三课 什么是狭义相对论

都是以太惹的祸 026

走向相对论 030

同时性的相对性 033

动钟变慢 034

动尺收缩 036

速度叠加能实现超光速吗 037

动质量算不算质量 038

质量就是能量吗 039

第四课 双生子佯谬与光速不变原理

星际旅行归来，不可思议的事情发生了 042

双生子佯谬是真的吗 043

相对论与牛顿物理学的分水岭——光速不变原理 046

相对论究竟是谁提出的 047

第五课 万有引力不是普通的力

爱因斯坦为什么要发展狭义相对论 051

牛顿水桶实验说明了什么 053

从比萨斜塔到苹果落地 055

爱因斯坦的电梯实验 058

为什么说万有引力不是普通的力 060

第六课 弯曲的时空——广义相对论

从欧氏几何到非欧几何 064

广义相对论的创建 066

引力红移和水星轨道进动 069

光线偏折与GPS定位 072

第七课 时空的膨胀与涟漪

到底有没有引力波 076

终于找到引力波 077

来自黑洞碰撞的时空涟漪 082

宇宙是怎样产生的 085

宇宙学红移不是多普勒效应 087

暗物质和暗能量之谜 089

第八课 预言看不见的星

拉普拉斯与米歇尔预言暗星 093

奥本海默再次预言暗星 095

“哦，仙女，吻我一下吧！” 097

第九课 恒星的演化——50亿年后的太阳会变成什么样

恒星的一生 101

各种恒星的比较 103

“西北望，射天狼” 105

50亿年后太阳会变成什么样 107

第十课 白矮星和中子星的故事

白矮星为什么不再坍缩 111

三个沮丧的年轻人 112

一个印度青年闹的“大笑话” 114

“我不相信上帝会是个左撇子” 116

约里奥-居里夫妇的遗憾 117

神秘的“小绿人” 119

中国古人记载的超新星爆发 123

恐龙灭绝的另一种猜想 127

第十一课 飞向黑洞的飞船，终去了哪里

原子弹之父被怀疑 130

球对称的黑洞 133

无限红移面和事件视界 135

时空互换与白洞问题 136

飞向黑洞的飞船 138

进入黑洞后的命运 139

第十二课 黑洞真的很黑吗

带电的黑洞 143

转动的黑洞 143

“无毛定理”还是“三毛定理” 145

黑洞是一颗死亡了的星吗 146

爱因斯坦的启发 149

“真空不空”与反物质 150

黑洞附近真空的形变 153

第十三课 霍金——“伽利略转世”

伽利略逝世300周年这天，霍金诞生了 156

从牛津大学到剑桥大学——重病来袭 158

“教授，你算错了！” 160

幸会彭罗斯 162

第十四课 霍金的贡献

从奇点定理到面积定理 168

贝肯施泰因的大胆突破——黑洞是热的 169

180度大转弯：霍金辐射的发现 170

黑洞的负比热 172

昂鲁教授恍然大悟 174

霍金的成就及带来的挑战 176

不到长城非好汉 177

第十五课 黑洞与信息守恒的争论

霍金打赌：黑洞信息守恒吗 181

黑洞信息不会守恒 183

第十六课 探索时间之谜

“同时的传递性”——似乎不是问题的问题 187

时间性质与热性质有关吗 189

尾声 193

参考文献 194

作者介绍 195

赵峥 北京师范大学物理系教授，博士生导师。1967年毕业于中国科学技术大学物理系，1981年于北京师范大学天文系获硕士学位（导师刘辽教授），1987年于布鲁塞尔自由大学获博士学位（导师普利高津教授）。 曾任北京师范大学研究生院副院长、物理系主任、中国物理学会引力与相对论天体物理分会理事长、中国物理学会理事、《大学物理》杂志副主编。 赵峥教授长期从事广义相对论、黑洞和引力波的教学与研究，发表科研论文100余篇，出版科研专著、教材及科普图书10余本；曾两次获得国家科技进步二等奖，两次获得中国图书奖。

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