这本书的逻辑性很好，从历史的角度介绍了经典物理学在20世纪初遇到的难题以及新理论的提出的过程，让非专业读者都能理解相对论的基本内容。
第一章 不得不说的废话
- 所有的物理定律都无法被证实，只能被证伪。只有满足了“预言”和“证伪”两个条件，才能冠以科学之名。如果提出一个理论并且其做出的预言永远不能被实验推翻，这个就可以称为伪科学。
- 奥卡姆剃刀原理：如果发现一个很奇怪的现象，要对它进行解释而不得不做很多各种各样的假设，则那个需要假设最少的解释往往是最接近真相的解释。例：以太学说（假设以太存在vs光速不变）
第二章 伽利略和牛顿的世界
- 伽利略相对性原理：在任何惯性系中，力学规律保持不变
- 伽利略变换
第三章 光的速度
麦克斯韦方程组预言了电磁波的存在，赫兹发现了电磁波并测量了其传播速度，发现等于光速，证实光是一种电磁波。根据麦克斯韦的理论，波的传播速度是相对于介质而言的，不受波源运动速度的影响。于是，光在不同情况下的速度的异同就成了以太是否存在的关键证据。迈克尔逊-莫雷实验却表明：光速在所有情况下都不变。这成了20世纪初物理学第一朵乌云。
第四章 爱因斯坦和狭义相对论
在第一朵乌云笼罩下，物理学家都试图用各种解释来说明以太的存在与光速不变不矛盾。只有爱因斯坦开创性地抛弃以太说，引入光速不变原理和（狭义）相对性原理，推导出运动物体的时间膨胀和空间收缩性质（洛伦兹变换）以及新的速度合成公式（合成速度不可能超过光速）。进一步，为了解决”运动速度超过光速会怎样“的问题，爱因斯坦推导出质速关系式（任何有质量物体运动速度都不可能超过光速，否则质量会变成无穷大），准确地说，没有能量和信息的传播速度能超过光速。更进一步，从动能定理和质速关系式出发，爱因斯坦推导出质能方程。
如何理解狭义相对论：
- 双生子佯谬：https://en.wikipedia.org/wiki/Twin_paradox#Specific_example或https://www.zhihu.com/question/27207018里Minglei Xiao的回答，或https://www.zhihu.com/question/27844360中wheeler的回答。
- 长棍佯谬：https://www.zhihu.com/question/21240541
- 潜水艇佯谬：同上
- 时间膨胀：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%99%82%E9%96%93%E8%86%A8%E8%84%B9
第五章 广义相对论的宇宙
- 爱因斯坦通过思想实验研究弱等效原理：观测者不能在局部的区域内分辨出由加速度所产生的惯性力或由物体所产生的引力，而它是由引力质量与惯性质量成正比例这一事实推演出来。通过弱等效原理和思想实验推导出引力会弯曲光线。更进一步，通过”爱因斯坦圆盘实验“，结合狭义相对论，我们可以推导出引力是把时间和空间都弯曲了。
- 相对于地面上来说，在地球的高山上的物体运动得快（由于地球自转），根据狭义相对论时间会变慢，而根据广义相对论高山上引力变小因此时间会变快。根据精确计算，广义相对论造成的影响更大。
- 引力波的传播速度也是光速。
- 爱因斯坦引力场方程成功解释了水星进动现象，爱丁顿进行星光实验进一步验证其正确性
- 广义相对论的推论
- 黑洞的存在
- 白洞
- 场方程的一个解允许虫洞（即爱因斯坦-罗森塔尔桥）的存在，虫洞的一端是黑洞另一端是白洞
- 宇宙正在加速膨胀
- 宇宙有界无限（希尔伯特空间）
第六章 红色革命
主要描述魏嗣銮，相对论在中国的早期传播者之一，被文化大革命打压的历史。我们不希望这样的历史在当今世界重演。
第七章 时空那点事
- 闵可夫斯基四维空间：所有物体的运动速度在该空间中都是光速c。一个物体在三维空间中的速度越快，在时间维度上的速度越慢（根据勾股定理）。光在三维空间中速度达到极限，因此在时间维度上停滞（我们现在看到的遥远星系发出来的光是几十亿年前的光，没有任何变化）
- 莫比乌斯带和克莱恩瓶
- 如何避免时间旅行带来的逻辑悖论（如回到过去杀死自己的祖母）
- 自由意志丧失说
- 时空交错说：历史不能被改变，只能被观察
- 多历史说（Feynman）：平行世界？
- 可以制作出一种手表，当速度变化时，其频率随着变化。这样在星际旅行时就能准确知道地球上的时间（即假如这一刻我在地球上，地球上的时间）。
- 星际贸易的经济学
第八章 再谈四维空间
- 闵可夫斯基四维空间与光锥
- 四维空间在三维上的投影和展开
- 爱因斯坦认为这个宇宙是：
- 定域的：一个事件的将来光锥决定了这个事件对时空的影响范围，而它的过去光锥决定了怎样的时空范围可以影响到这个事件本身，过去光锥和将来光锥都是有大小和形状的，任何事件之间都不可能超越这个范围而产生互相影响
- 客观存在的：宇宙万物的运动规律独立于观察者而存在，与观察者（人类）的存在与否无关
- 因果律：如果知道宇宙某一时刻的状态且有足够的计算能力，我们就能知道下一刻的状态
第九章 上帝的判决
- 双缝干涉实验：如果一次只释放一个粒子（光子，电子，etc），在重复这个实验多次以后，仍能得到干涉条纹。问：为什么得到的图像不是两个单缝图像的简单叠加？即单个粒子在穿越一个缝的时候是如何知道另一个缝的存在？
- 波尔的解释（哥本哈根解释）：光子同时通过了两个缝
- 进一步实验揭示：一旦电子被观测到了（哪怕是电子通过了双缝之后再去观测），干涉条纹便消失了；如果不去观测，又重新出现干涉条纹
- 惠勒延迟选择实验：通过了双缝之后再去观测
- 波尔：没有因果律，只有互补原理
- 爱因斯坦提出了爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）佯谬，揭示了量子力学的非定域性与我们常识之间的矛盾。
- 然后，他进一步把这个想法推广，设想了一桶不稳定的炸药，经过一段时间后，炸药处于爆炸与不爆炸之间的量子叠加态。薛定谔受此启发，把宏观量子叠加态推广到了生命体，提出了处于死与活量子叠加态的薛定谔的猫。这个思维实验提出了一个很尖锐的问题，宏观的量子叠加态何时退化为确定的经典状态？难道是在打开容器的那一瞬间么？摘自果壳网
- 贝尔不等式使得EPR实验的检验成为可能。如果实验结果违反了贝尔不等式，说明：
- 真有超光速的信号存在，两个量子间可以瞬间相互知道对方的状态（违反定域性）；或者
- 量子的自旋状态不是一个客观实在，在我们观测之前不存在确定状态，只有我们观测之后状态才确定（违反客观实在性）
第十章 宇宙是一首交响乐
- 万物理论，弦论
- 两个基本问题：
- 物质的最小构成单位：如何击碎粒子（粒子加速器）
- 用一个统一的理论解释四种基本作用力（引力，电磁力，强核力，弱核力）
- 超弦理论与欧拉贝塔函数