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一个多世纪前，爱因斯坦向世界介绍了他的广义相对论，并有效改变了我们对宇宙的理解。他通过揭示万有引力是如何从空间和时间的弯曲中产生的，颠覆了几个世纪以来对万有引力的思考。利用爱因斯坦的洞察力，如今的宇宙学家进行了进一步的研究，但宇宙仍然有许多未解之谜。本书由英国《进步科学家》杂志汇编世界知名专家学者在宇宙学方面的研究成果，探讨了诸多问题，比如黑洞附近到底发生了什么，我们是否更接近于发现爱因斯坦预测的时空中的涟漪，为什么相对论不是很终的答案。

第 1章\t相对论溯源
第  2章 关于空间与时间
第3章  黑洞
第4章  引力波
第5章  向宇宙进发
第6章  暗物质
第7章  暗能量
第8章  超越相对论
第9章  结论

50个拓展知识
术语表
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    相对论简史
     首先，我们得弄明白一点：爱因斯坦不是一个孤胆天才。没错，他的贡献是巨大的，但保证不是凭空而来的。
     故事要从苏格兰物理学家詹姆斯？克拉克？麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831-1879）实现物理学领域的一次伟大统一说起。在19世纪60年代，他研究了许多关于磁场与电场的理论，并证明了这些理论都可以被同一套公式所描述。接下来，他提出了一个惊人的预言：电力与磁力所形成的场会产生一种以光速行进的波。到19世纪末期，光本身就是一种电磁波这一事实已广为人知，所以光和波速度相同。
     奇怪的是，这套公式表明了这些波永远以相同的速度传播，不管波源相对于观测者是否在运动，或者运动得有多快。这似乎不太对劲。比如，我从一辆运动着的车子里往前扔一个东西，比起我站着不动时扔，扔出的东西运动的速度总是会快些。为什么光就不一样呢？
     根据这个逻辑，人们开始研究光速的变化问题，其中很有名的尝试就是由美国物理学家阿尔伯特？迈克耳孙（Albert Michelson，1852-1931）和爱德华？莫雷（Edward Morley，1838-1923）在1887年开展的实验。他们试图寻找地球自转、公转的过程中光改变自身速度的证据。他们把一束光分成两份，分别射向呈90度角放置的两条臂。他们的预期是，根据实验仪器与地球相对运动的方位不同，光沿着两条臂行进所花的时间会有些微偏差。然而，无论’他们怎么仔细观测，结论还是一样的，光的速度总是不变的。
     在1895年，荷兰数学家亨德里克？洛伦兹（Hendrik Lorentz，1853-1928）提出了一种方法来理解光速是常数这一点。他发展了一套规则，能够把运动时所观察到的现象与静止不动时观察到的现象联系起来（详见第2章）。他构造的这套规则里包含一种虚构的时间：如果你以高速运动，那么你就要用到这种与普通时钟测量到的时间不一样的虚构时间。通过这一数学“把戏”，所有的结果似乎都顺理成章了，而光速对所有人来说都是一样的了。
     时间弯曲
     5年后，法国数学家亨利？庞加莱（Henri Poincaré，1854-1912）写了一篇论文《时间的量度》（La mesure du temps）。在论文中他问道：“为什么我们对于时间的概念如此刻板？”这个问题是深刻的，洛伦兹认为时间的弯曲仅仅是一种数学“把戏”，但是庞加莱（并没有明确提到洛伦兹）指出，在未来也许有必要抛除物理时间只有专享一种表示方法的这种想法。这一认知上的飞跃帮助爱因斯坦打破陈规，并很终提出了相对论。
     从哲学层面上看，另一个影响了爱因斯坦后期工作的人是奥地利物理学家、哲学家恩斯特？马赫（Ernst Mach，1838-1916）。在1883年出版的《力学史评》（The Science of Mechanics）里，马赫指出，决不应该在保证的框架下讨论物体的运动――我们能做的只是讨论一个物体如何相对其他物体运动。
     很终，基础都为爱因斯坦打好了。在1905年的论文《论动体的电动力学》（On the electrodynamics of moving bodies）里，爱因斯坦从两个假设出发提出了他的观点：
     （1）物理学定律相对于任何匀速运动的参考系都应该等价；
     （2）我们应该严肃对待麦克斯韦方程组――不管什么光线，不管处在什么参考系里，它们的速度都严格相同。
     关于阿尔伯特？爱因斯坦
     1879年3月14日，阿尔伯特？爱因斯坦出生于德国西南部地区的乌尔姆。他是一家电子工程公司的创始人赫尔曼？爱因斯坦（Hermann Einstein）和其妻子波林（Pauline）的第二个孩子。这个并不严守教规的阿什肯纳兹犹太家庭在阿尔伯特出生不久之后就举家搬迁到了慕尼黑，而阿尔伯特之后也在那里上学。
     在17岁的时候，爱因斯坦进入了瑞士的苏黎世联邦理工学院在这里接受作为物理与数学教师的培训。正是在这儿，他遇到了同学米列娃？马利奇（MilevaM撕c），他们在1903年结婚。在1987年发现的两个人的信件里，我们知道在1902年他们没结婚的时候就有了一个孩子，然而这个女孩的命运无人知晓――她可能在婴儿时期被别人领养了，或者可能夭折了。他们之后又有了两个儿子――汉斯（Hans）和爱德华（Eduard），再之后两人分居并很终在1919年离婚。爱因斯坦随后娶了他的堂姐艾尔莎？罗文福（Elsa L?wenthal，本姓爱因斯坦）。
     毕业之后，爱因斯坦在寻求教职而不得的挫败中度过了两年时光，并很终在瑞士局找到工作。正是在这里，在闲暇时光中，他做出了早期的发现，包括一系列于1905年“奇迹年”发表的非凡论文（详见第2章中的“奇迹年”）。1908年，这些成就为他争得了瑞士伯尔尼大学讲师的职位，并很快转成了苏黎世大学的教授职位。1914年，他成了柏林大学的教授，在那里度过了20年时光，直到德国的政治环境产生了巨变，纳粹政府开始止犹太人出现在大学的讲台上。1933年，他放弃了德国公民身份，并移居到了美国――在新泽西州普林斯顿高等研究院偏安一隅，并一直到退休。
     爱因斯坦的盛名不仅来自他很好的发现，他也是一位热情的爱乐人、一个和平主义者。他于l955年因动脉瘤去世，享年76岁。他的骨灰被抛撒在某个秘密的角落，不过他的大脑被留存了下来。
     P2-5