相對論與時間之謎，看圖就懂：和愛因斯坦搭乘光速火車的宇宙探險之旅

　　這些驚人事實，你知道嗎──
　　住低處比在高處，老得慢！
　　外出旅行比待在家裡，時間過得快！
　　宇宙真有哆拉A夢任意門！
　　望向宇宙遠方，只能看到過去！
　　運動時別量體重，這只會讓你更胖！
　　地心引力會讓時間滯留，空間扭曲！

　　★揭開宇宙秘密與人類未來可能

　　一百年前，愛因斯坦憑著一己之力想出相對論，震撼並改變了全世界！

　　依據相對論的學說，當人們製造出接近光速飛行的太空梭，從地球出發航向遙遠星系時，旅程時間僅需短短幾年而這期間地球早已過了好幾千年！此外，運用相對論所推導出的「質能互換公式」（E=MC2）催出了「原子彈」，而這是第二次世界大戰得以終止的轉捩點。

　　因為相對論，改變了人類數千年受限於地表的科學思考，解開了時間的禁錮，心靈開從此有了無比的想像空間，更激發出從地球往外太空探險的夢想。相對論好比一把「神奇之鑰」，開啟宇宙奧秘的大門，人類可以登堂入室翻找「宇宙歷史」、「時間起源」，以及「空間定義」。

　　★運用生活圖解，任何人都能一讀就懂

　　「時間變慢、空間彎折、暗物質、黑洞理論……」愛因斯坦相對論的這些相關描述，以及深奧艱難的數學公式，讓人根本不懂在說什麼而心生畏懼，縱然是影響人類未來的偉大學說，卻也因此退避三舍。

　　「難道沒有簡單的方法，讓一般人都能懂相對論嗎？」

　　美國NASA太空飛行中心研究員，東京大學物理學博士小谷太郎，在這本《相對論與時間之謎，看圖就懂》書中運用「日常生活常識」的方式做為例子，完全沒有複雜數學公式，即便中學生甚至沒念過物理學的人也能一讀就懂。

　　比方說，作者以普通人都有的搭車經驗，告訴人們當速度接近光速時能否從鏡中看見自己的臉；在車廂裡投球會超越光速嗎？地面和車上的時間竟然不一樣？當兩輛光速火車對撞又會發生什麼事呢？透過這些有趣的簡單說明，讓讀者立即明白「光速不變定律」。

　　此外，他還以數十幅生活圖解，以及譬如砝碼、軟墊等各式道具，幫助讀者了解許多有趣的驚人事實──
　　◆ 住高樓老得快，在地下室老得慢
　　◆ 走錯路的旅客，時間會變慢
　　◆ 移動中的物體，會變重
　　◆ 重力會讓時間產生變化
　　……等等。

　　★顛覆傳統知識，神奇有趣的太空探險

　　過去教科書都說：「最短路徑是直線」、「繞圓心會畫圓」，這些或許符合三維空間的地球，但放到宇宙其他星球還適用嗎？答案就在廣義相對論之中。

　　作者小谷太郎藉由小說情節和有趣對話來解說廣義相對論，令人讀來津津有味，更能理解宇宙太空的諸多奧妙現象，包括──
　　◆ 「哆拉A夢的任意門」怎麼形成？
　　◆ 往宇宙遠方望去，只能看到自己背影！
　　◆ 仰望滿天星星，都是過去的模樣！
　　◆ 光線會讓太空梭反轉、縮小！
　　◆ 黑洞如何形成，真有如科幻小說中那麼恐怖嗎？
　　◆ 真的有「平行宇宙」入口，會在哪裡呢？
　　◆ 什麼會從黑洞跑出來？朝黑洞扔塊石頭會發生什麼事！？
　　……等等。

　　宇宙天文現象的觀測，一直都為人們著迷與熱衷，當你看過這本書之後，下次抬頭望向無垠星空時，將更能知道星球銀河到底是什麼，發生過什麼事，以及人類所在的宇宙從大霹靂開始是怎麼演變，以及未來又會如何。

本書特色

　　＊超過40幅生活圖解說明，沒有難懂數學公式，淺顯易懂。
　　＊NASA太空中心研究員，東京大學物理學博士最專業解說。
 

作者簡介

小谷太郎

　　專精宇宙科學研究與相關裝置開發，東京大學物理學博士，曾任職日本國立理化學研究所、美國NASA太空飛行中心、東京工業大學、青山學院大學、早稻田大學等大學研究員。

　　著有《改變人類的科學大發現》、《宇宙之謎如探囊取物般容易了解》、《私立時鐘丘高中時間旅行社團》、《身邊的科學法則》（以上為KADOKAWA 中經出版）、《物理學未解之謎／這些物理學的謎團，還沒解開》、《這樣掌握科學世界的規模大小》、《科學笑話──會笑的你擁有理科腦！》、《理科生都點頭說我懂，但文科生一臉茫然》等著作。

譯者簡介

林曜霆

　　中興大學法律系畢業，日檢一級合格，曾任出版社編輯。譯有《超效率驚人記憶術》、《每月多存一萬元的驚人「存錢術」》。

幽靈列車的對撞

當有兩輛列車以近乎光速前進時，倘若你是地面上的觀測者，從你的眼睛來看，其中一輛在駛離，而另一輛則是往你接近著。假使兩輛列車正面碰撞的話，會發生什麼後果呢？

一般說來，物質若以接近光速碰撞，會因為碰撞所產生的炙熱而被蒸發得片甲不留。讓我們先假設這兩輛列車都異常堅固，即使正面對撞也只會脫軌翻車而已，當它們同時翻覆，這景象會同時傳達到地上的觀測者嗎？

這個問題的重點就在於，朝著你這個觀測者而來的列車前方所發出的光線，與離你遠去的列車後方所發出的光線，速度會不會一樣呢？當你從地面觀測時，列車前方頭燈照射出的光線，是否需要再加上列車本身的速度呢？

若依照光速不變定理，頭燈所發出的光線並不會比較快，從列車內來觀測的話是每秒三十萬公里，由地面來觀測的話也應該是每秒三十萬公里才對。乍看起來違反光速不變原理其實才符合常識，如果計算光的速度時還加入光源本體，也就是列車的速度，反而因此產生了矛盾。

倘若在測量光的速度時還加上光源本體的速度，那麼以接近光速行進列車頭燈的光線，就應該要以接近光速的兩倍朝宇宙射去，而列車後方所發出的光線則會像蝸牛般地慢才對。以及從車窗裡散發出的光線，有的會快速朝前有的則是龜速往後地分別行進。因此朝著你開過來的列車光線，會比一般的光線來得更快到達，而駛離的列車影像則會遲些才能到達。

倘若果真是這樣的話，當兩輛列車相撞之時，站在地面上的目擊者將看到一個荒謬與誇張的景象 ─迎面而來的列車突然間崩毀脫軌，卻完全看不見與它相撞的是什麼，就好像撞上幽靈列車一般。

等衝撞過後一切靜止下來時，光線將從兩輛毀損的列車反射到觀測者的眼睛，也就是你終於可以同時看見這兩輛列車了。我想此時的你一定對我剛剛的邏輯推論感到異常頭疼，沒料到當光速改變時，竟然帶來如此大的困擾。

雖然我們幾乎不可能找到以近乎光速行進的列車，不過如果用天文望遠鏡來觀察宇宙的話，你可以看到許許多多以不可思議的速度在運行的天體，以及難以計數的銀河或天體。