相對論，愛因斯坦教會我們什麼? ~ 圖解20世紀最偉大的科學理論

　　日本Amazon書店網友超滿意，就是這一本！！
　　這輩子第一次看懂相對論

　　有一則關於相對論的笑話：當你和好朋友在一起兩小時，你感到像是過了一分鐘。但如果是待在高溫的火爐旁，縱使只停留一分鐘，你卻感到像是待了兩小時。這就是相對論。事實上，從核能、GPS到時空旅行的可行性，人類一百年來的科技發明及科學空想，它們背後的基礎理論，都與相對論脫離不了關係。

　　或許大家還有印象，幾年前的世界物理年全球慶祝活動，當時臺北101大樓也利用燈光在外牆上秀出了一道你我耳熟能詳的方程式：E等於mc平方。恐怕許多人才驚覺，原來愛因斯坦的相對論問世已經有一百年之久。

　　一百年來，究竟這個號稱二十世紀最偉大的科學理論是如何影響我們，甚至左右人類的文明生活呢？除了1945年改變第二次世界大戰戰局的原子彈以外，其實像是2001年由鬼才導演提姆．波頓重拍的科幻片〈決戰猩球〉（〈猩球崛起〉即其前傳），甚至是時下流行的臉書打卡所應用到的GPS定位系統，它們背後的基礎理論，實際上多多少少都有關聯。再者，在核能發電普及卻又備受爭議的這個年代，身處其中的我們，是否真正瞭解它何以如此實惠、美好、令人恐懼呢？透過本書、透過認識相對論，也許無法立即知道答案，但是各位將因此更清楚核能的運作原理，從而做出更適合的選擇。

　　而在作者侃侃而談的文字及簡明的漫畫圖解下，我們終於能夠從「什麼是相對」開始，逐一理解譬如「次元」「光速恆定法則」「雙子悖論」等所有涉及相對論的關鍵內容。

　　在相對論問世距今超過一百年的今天，給為了搞懂相對論而傷透腦筋的專業讀者，以及一般愛好科普知識的普通讀者、知識重度愛好者，相信本書將顛覆各位的認知，真正且輕鬆地理解相對論的偉大之處。

本書特色

◎唯一稱得上是相對論的入門讀物

　　因為作者本身並非學術界人士，反而更能夠站在廣大讀者的角度，憑藉其豐富的閱讀心得，由淺入深地為讀者解釋相對論。再加上漫畫式的圖解，以及延伸補充的Q&A。使得日本Amazon網友大呼：本書最配得上是相對論的入門讀物，沒有之一。

◎解釋相對論最正確無誤，不再吸收偽知識

　　讓高不可攀的相對論更容易消化之餘，本書日文版由日本東北大學物理系二間瀨敏史教授負責審訂，另外配合中文讀者需求，邀請了台大物理學系傅昭銘教授協助審訂。使得書上每一字每一句都能夠正確無誤地解釋相對論。

作者簡介

新堂進

　　1971年生於日本長野縣。專長是程式設計，同時也對物理學很有興趣，閱讀了大量相關書籍。接觸相對論相關著作多達40冊以上，如今已經是個不折不扣的愛因斯坦迷。

譯者簡介

陳威丞

　　輔仁大學日本語文學系、國際貿易與金融學系畢業。現職為日本通譯案內士、日中口譯、翻譯。

經歷：
　　日本福岡大學東亞國際交流研討會台灣代表
　　中國民國內政部職訓局專案中高齡再就業計畫日中翻譯
　　日本法政大學訪台接待人員
　　日本海悠出版台灣特輯日中、中日翻譯
　　日本廣田寫真事務所台灣行程中日對譯
　　日本NFS協會會長日中隨行口譯
　　三立新聞台台灣台日中口譯、翻譯

審訂簡介

二間瀨敏史

　　1953年生於日本北海道札幌市。畢業於京都大學物理所，於英國威爾斯大學卡地夫學院修畢博士課程。現為東北大學物理系天文學專任教授，專長為一般相對論、宇宙論的理論研究。

傅昭銘

　　台灣大學物理學系教授，比利時魯汶（KUL）大學物理學博士。現任台灣磁性技術協會理事、中華民國物理雙月刊主編。

序

第1章什麼是相對論？
1.什麼是「相對」？
2.「時間或空間本身是相對的」是什麼？
3.伽利略的相對性原理
4.光速恆定的法則
5.為什麼光的速度不會變化呢？
6.相對論的兩個基礎
7.花1秒，花不到1秒？
8.「絕對時間」和「固有時間」
9.矛盾的不只如此而已
10.相對論的解答
11.因相對論而發生的事情
Q&A
PLUS什麼是相對性的現象？

第2章等時刻的相對性
1.相對論中的等時刻問題
2.在不同系統發生的「等時刻的相對性」
3.因果關係
Q&A
PLUS相對論的「約定」

第3章時間的延遲
1.時間的延遲
2.「相對性」的另一個意義
3.距離拉開時，時間也會拉開
Q&A

第4章長度的縮減
1.從太空船上看到的「長度的縮減」(1)
2.從太空船上看到的「長度的縮減」(2)
3.在太空站上看到的「長度的縮減」(1)
4.從太空站上看到的「長度的縮減」(2)
5.太空站的對時
6.未來是發生在現在的嗎？
7.所謂「長度的縮減」，就是「空間的縮減」
8.連「現在」也不能夠共有
Q&A
PLUS念相對論頭腦會變好？

第5章相對論的本質
1.時間和空間的概念
2.所謂的座標系的移動是什麼？
3.什麼是特別的？
4.相對論的本質
5.速度是有上限的
6.速度合成法則
7.若以光速移動的話會怎樣呢？
8.時間延遲的程度和長度縮減的程度
9.「伽利略的相對性原理」的原意
10.「相對」還有更廣泛的涵意
11.愛因斯坦的相對性原理
Q&A

第6章E=mc2
1.質量和能量的相對性
2.質量的增大
3.「質量的增大」的例子
4.質量或能量會增大多少呢？
5.質量和能量的等價原理
6.E= mc2
7.將質量變為能量的方法
8.質能不滅定律
Q&A

第7章時空圖
1.時空圖是什麼？
2.「次元」是什麼？
3.類立體時空圖
4.時空圖的畫法
5.「地球的時空圖」和「電車的時空圖」
6.事象
7.時空的本質
8.用時空圖來理解「等時刻的相對性」
9.用時空圖來理解「時間的延遲」
10.使用時空圖理解「長度的縮減」
11.參考系
12.相對論的結論
Q&A

第8章相對論的「前方」
1.「時間的前進」和「長度的延伸」(1)兩艘太空船
2.「時間的前進」和「長度的延伸」(2)「延遲」和「縮減」是依觀點而決定的
3.「時間的前進」和「長度的延伸」(3) 稱之為「場所」的標準
4.雙胞胎的悖論 (1)加速躍遷
5.雙胞胎的悖論 (2)雙胞胎的悖論
6.雙胞胎的悖論 (3)浦島效應
7.光圓錐 (1)光圓錐
8.光圓錐 (2)光圓錐和因果關係
9.快子 (1)超光速粒子「快子」
10.快子 (2)快子通信
Q&A
PLUS曾經很窮的愛因斯坦

第9章悖論
1.「悖論」是什麼？
2.超光速通信的悖論
3.車庫的悖論
4.兩道光的悖論
5.緊急加速太空船的悖論
6.超光速移動的悖論
7.迴轉圓盤的悖論

第10章從牛頓到愛因斯坦
1.牛頓和絕對空間
2.尋找以太
3.愛因斯坦登場
Q&A
PLUS因為相對論而受益的領域

參考書目

序

　　在日本經過三分鐘，在美國也經過三分鐘。同樣地，在地球經過三分鐘，位於宇宙遙遠另一端的仙女座銀河系，應該也經過了三分鐘才對。你一定是這樣認為吧？但事實並非如此。

　　相對論，這是一個顛覆既有常識的驚人理論。也因此常有人認為相對論難以理解。其實不然。只要掌握訣竅，相對論實際上相當簡單。「什麼嘛，原來是這麼一回事」甚至可以簡單到讓人萌生這樣的想法。

　　雖然，相對論有幾個「陷阱」，但只要不受困其中就沒問題了。當然，它也的確是有點超越常識又有點複雜……

　　相對論，在解釋該理論時，有三大重點──

　　第一，說明必須淺顯易懂。這也是本書最高原則。怎麼做才會讓這個理論更簡單？怎麼做才會讓本書閱讀起來更輕鬆，連中學生也能夠理解呢？筆者是抱著這種想法完成本書的。

　　第二，必須說明理論的本質。這一點非常重要。如果無法瞭解理論的本質，那麼相對論對你而言就只是個「複雜囉嗦的理論」罷了。不過，若能夠掌握這個理論的本質，應該會認為相對論是一個「除此之外，不必多說什麼的單純理論」才是。

　　接著第三，讓讀者拋棄一般常識。這一點最為重要，無法瞭解相對論的人，絕大多數都是困在這個地方。筆者曾經也是其中之一。

　　大部分的人都有這樣的觀念：「不管對誰而言，實際的時間間格應該都是一樣的！」大部分的人都把這樣的觀念當作是一種常識。

　　認定這樣的觀念是理所當然的。你應該也這麼想吧？但，這就是相對論最大的陷阱。

　　為什麼相對論受人矚目呢？正是因為它是一個顛覆傳統常識的嶄新理論。那麼為何已經如此受人矚目，還會被視為晦澀難懂的理論呢？那是因為人們沒辦法拋棄既有的常識。其實只要把既有的常識甩掉，相對論將變得很簡單。

　　筆者之所以寫出這本書，無非是希望讓更多人瞭解上述事實。然後，筆者也希望讓更多人明白，當下理所當然的事情，其實一點也不理所當然。當你察覺到實情的一瞬間，直到目前為止的常識，都將發生180度的轉變。許多的「？？？」，將變成「！！！」。但願你可以體驗到這種震撼，這可是還搞不清楚相對論的人才享有的特權喔。

　　最後，想向協助筆者的貴人們致謝。包括給予我機會寫下本書的益田總編、接下審訂工作的二間瀨老師。在此向兩位敬上由衷的謝意。

　　新堂  進