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)動的狀態(tài)，以抵消這種不均勻性——這就是廣義相對論的核心內(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。
在廣義相對論誕生之后的一百多年里，有很多人試圖把這個(gè)理論簡化，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”。但對多數(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圖，對時(shí)空怎樣彎曲進(jìn)行展示說明，特別是對時(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)動為什么來自時(shí)間的彎曲，而空間彎曲為什么對水星進(jìn)動和光線彎曲產(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，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。
對于狹義相對論，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)間為什么會變慢，空間為什么會收縮。再比如光速不變常常被誤以為是相對論存在的原因。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論的誕生過程。比如相對論效應(yīng)最開始是如何在電磁現(xiàn)象中暴露出來的，電場和磁場的相對論效應(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)對象，書中還詳細(xì)解釋了時(shí)間為什么會變慢，空間為什么會收縮。
對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)動而已。這個(gè)本質(zhì)思想也是廣義相對論的核心結(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軼事，但這并不能幫助讀者準(zhǔn)確理解所科普的專業(yè)知識；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)知識拆分成一連串容易理解的小知識點(diǎn)，一直拆分到利用日常生活中熟悉的場景就能展示說明的程度。然后通過簡化之后的邏輯關(guān)系，把這些小知識點(diǎn)串聯(lián)起來，再去說明專業(yè)知識。此方式可以避免引入太多專業(yè)術(shù)語。所以，本書不會出現(xiàn)像參考系、慣性系、伽利略變換、洛倫茲變換、以太、相對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引入的故事、趣聞軼事等內(nèi)容進(jìn)行圖示化，或者說與知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)性不大。本書嘗試將相關(guān)知識點(diǎn)、知識點(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，真正做到圖解相對論。
通過以上這些嘗試，希望本書能幫助大家理解廣義相對論所呈現(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，懇請讀者批評指正。

沈賢勇@川山洞主
2023年4月21日于杭州