地球讓時(shí)間流逝的快慢和空間長度變得不均勻，時(shí)間和空間的不均勻性反過來讓物體呈現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，以抵消這種不均勻性——這就是廣義相對(duì)論的核心內(nèi)容。比如說，每隔1億年，蘋果樹下的時(shí)間就要比蘋果樹上的時(shí)間慢1秒（s），但就這么一點(diǎn)點(diǎn)微小的變慢卻是蘋果掉下來的原因。
在廣義相對(duì)論誕生之后的一百多年里，有很多人試圖把這個(gè)理論簡(jiǎn)化，讓大家更好理解，其中最著名的一句話是“物質(zhì)告訴時(shí)空如何彎曲，時(shí)空彎曲告訴物體如何運(yùn)動(dòng)”。但對(duì)多數(shù)人而言，這句話仍然難以理解，比如：時(shí)空到底是怎樣彎曲的？時(shí)空彎曲又是怎樣告訴物體運(yùn)動(dòng)的？
這句話難以理解的一個(gè)原因在于時(shí)空都是在朝我們不可感知的維度上彎曲的，我們很難畫出全部彎曲的直觀圖像。另外一個(gè)原因是很多時(shí)候科普資料通常只畫出空間的彎曲圖，而時(shí)間的彎曲常常被省略了。這種省略導(dǎo)致大家誤以為蘋果下落和行星運(yùn)動(dòng)是由空間彎曲產(chǎn)生的，但實(shí)際上它們都來自時(shí)間的彎曲。
為了克服這些困難，本書嘗試了一種全新的詮釋方法。比如用示意圖展示空間的真實(shí)長度與看上去的長度、時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)長度與體驗(yàn)長度，再配以大量直觀的簡(jiǎn)圖，對(duì)時(shí)空怎樣彎曲進(jìn)行展示說明，特別是對(duì)時(shí)間怎樣彎曲做了詳細(xì)解釋。然后以此為基礎(chǔ)，再采用直觀圖形去解釋蘋果下落和行星運(yùn)動(dòng)為什么來自時(shí)間的彎曲，而空間彎曲為什么對(duì)水星進(jìn)動(dòng)和光線彎曲產(chǎn)生貢獻(xiàn)。
當(dāng)然，如果能夠避開時(shí)空彎曲這樣的幾何概念，那就可以大大降低理解難度。所以，本書最后一章嘗試通過大量直觀的示意圖，直接去解釋地球?yàn)槭裁茨茏寱r(shí)間流逝變慢、讓空間長度變長，也就是地球?yàn)槭裁醋寱r(shí)間和空間變得不均勻。然后再配以直觀的示意圖，直接去解釋時(shí)間的不均勻性如何反過來導(dǎo)致蘋果下落和行星運(yùn)動(dòng)，即詳細(xì)解釋了重力為什么起源于時(shí)間流逝的不均勻性。而且，這種解釋方式也可以幫助大家更好地理解什么是時(shí)空的彎曲。
對(duì)于狹義相對(duì)論，也有很多大家難以理解和容易產(chǎn)生誤解的地方。比如時(shí)間為什么會(huì)變慢，空間為什么會(huì)收縮。再比如光速不變常常被誤以為是相對(duì)論存在的原因。這種誤解往往是很多科普資料沿著歷史順序去介紹狹義相對(duì)論的誕生過程所造成的。所以，本書采用另外一種方式去解釋狹義相對(duì)論的誕生過程。比如相對(duì)論效應(yīng)最開始是如何在電磁現(xiàn)象中暴露出來的，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相對(duì)論效應(yīng)又是如何導(dǎo)致光速不變的。另外，配以直觀的示意圖，采用時(shí)空這個(gè)對(duì)象，書中還詳細(xì)解釋了時(shí)間為什么會(huì)變慢，空間為什么會(huì)收縮。
對(duì)于愛因斯坦最著名的靈感——等效原理，以往通常采用自由下落的電梯對(duì)其解釋說明。但等效原理所蘊(yùn)含的本質(zhì)思想遠(yuǎn)比這深刻豐富。所以，本書沿著從亞里士多德到愛因斯坦的歷史順序，把兩千多年來對(duì)蘋果下落的各種解釋方案進(jìn)行了梳理，從而讓大家清晰地看出等效原理的本質(zhì)思想，那就是：蘋果的自由下落只不過是一種在地球存在情況下的慣性運(yùn)動(dòng)而已。這個(gè)本質(zhì)思想也是廣義相對(duì)論的核心結(jié)論之一。
科普寫作的難度在于如何既要通俗易懂，又要保持知識(shí)的準(zhǔn)確性。很多情況下不得不在兩者之間做出犧牲。比如，為了提高趣味性，常常引入大量故事和趣聞?shì)W事，但這并不能幫助讀者準(zhǔn)確理解所科普的專業(yè)知識(shí)；反過來，為了追求準(zhǔn)確性和專業(yè)性，常常引入太多的專業(yè)術(shù)語，這又會(huì)讓讀者感覺晦澀難懂，無法閱讀。而本書則是通過以下兩種方式做到內(nèi)容的通俗易懂。
第一種方式：將專業(yè)知識(shí)拆分成一連串容易理解的小知識(shí)點(diǎn)，一直拆分到利用日常生活中熟悉的場(chǎng)景就能展示說明的程度。然后通過簡(jiǎn)化之后的邏輯關(guān)系，把這些小知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，再去說明專業(yè)知識(shí)。此方式可以避免引入太多專業(yè)術(shù)語。所以，本書不會(huì)出現(xiàn)像參考系、慣性系、伽利略變換、洛倫茲變換、以太、相對(duì)性原理等一大堆讓大家頭痛的專業(yè)術(shù)語，采用的都是日常用語。
第二種方式：采用直觀的示意圖。圖像是幫助理解的最有效方式。有些相關(guān)文獻(xiàn)中采用的圖片大多只是對(duì)引入的故事、趣聞?shì)W事等內(nèi)容進(jìn)行圖示化，或者說與知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)性不大。本書嘗試將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系甚至推理過程都轉(zhuǎn)化成直觀性非常強(qiáng)的示意圖，真正做到圖解相對(duì)論。
通過以上這些嘗試，希望本書能幫助大家理解廣義相對(duì)論所呈現(xiàn)出來的世界真實(shí)模樣。如果想要系統(tǒng)學(xué)習(xí)廣義相對(duì)論或了解更多細(xì)節(jié)，歡迎閱讀筆者已出版的《破解引力：廣義相對(duì)論的誕生之路》。
雖然經(jīng)過多遍仔細(xì)修改，書中不妥和疏漏之處仍在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

沈賢勇@川山洞主
2023年4月21日于杭州