导读 广义相对论
谈到重，人的直观感受是一个物体的重量很重，也就是质量特别大。大到什么程度呢？几吨，几十吨，还是几万吨？
这些质量以宇宙的尺度来看都太小了。我们这里探讨的极重，质量的极大，要大到天体的质量。可能是1后面跟几十个0这种数量级，单位是千克。至少要达到像恒星、中子星这种天体等级的质量，才是我们关心的范畴。
通过对“极大篇”的学习，我们已经讨论了宇宙中天体的种类、性质，比如一个天体是否可以成为一颗恒星？消耗完自身能量以后，是成为白矮星还是中子星，甚至是黑洞？而结局基本取决于它自身的质量，或者说重量。
似乎我们在不同维度下，把重量都已经讨论过了，那为什么还要把“极重篇”作为单独篇章来进行探讨呢？答案是我们只讨论了质量大小对单个天体的影响，但是天体之间的相互作用，我们讨论得还不彻底，甚至可以说完全没有摸清它的本质。
虽然牛顿的万有引力定律我们已经比较清楚了，但是用万有引力来描述天体之间的关系是不完备的，它有很多问题回答不了，而且在更大的时空尺度下，牛顿的万有引力定律几乎是不够精确的。这个时候，爱因斯坦的广义相对论，才是描述空间和时间的有效理论。在大的时空尺度下，天体的运行规律，甚至天体的种类，都要经过广义相对论的改写。
广义相对论是在质量极大的情况下体现出的独特的物理学效果，也是我们研究大到全宇宙的时空尺度，也就是宇宙学的根基。“极重篇”，就是为爱因斯坦的广义相对论而专门开设的。
广义相对论在整个物理学中的地位是很特殊的，并不是因为它是极其高超、深奥的智慧，也不是因为它是爱因斯坦的天才创造，而是因为广义相对论几乎不与其他任何领域的物理学研究有明显的交叠。因此，广义相对论可以说是整个物理学中遗世独立的存在[当然，现代非常前沿的弦论（string theory），本质上是要去尝试统一广义相对论与量子力学，但弦理论还尚未被实验验证为正确]。
广义相对论会告诉你，时空是可以发生扭曲的，并且我们在狭义相对论里讲到的那些神奇的效果：钟慢效应、尺缩效应等，在广义相对论里也都会显现，并且这些效应用时空扭曲就可以很直观地被解释。
但广义相对论和狭义相对论的发展非常不一样。在爱因斯坦之前，科学家们对于狭义相对论中的光速不变原理已经有共识了，并且该原理也被迈克耳孙-莫雷实验验证了。甚至在爱因斯坦之前，物理学家洛伦兹就已经提出了洛伦兹变换，而通过洛伦兹变换，钟慢效应和尺缩效应都能被推导出来。爱因斯坦的狭义相对论，其实是把这些问题进行了统合，它是从物理学的发展中自然而然地流淌出来 的。
相较于狭义相对论，广义相对论的发现可以说完全归功于爱因斯坦天才的创造力。这是因为爱因斯坦并不是受到一些实验现象的启发，而是靠自己的想象力和思考能力，无中生有般地“创造”出了广义相对论，由广义相对论才派生出了现代宇宙学。
那为什么广义相对论必须要诞生呢？
可以说，即便爱因斯坦没有发现广义相对论，随着人类对宇宙的研究和对天体的观测越来越深入，越来越多的数据涌现出来，科学家们肯定会发现万有引力在很多天体物理问题上是失效的。相比之下，广义相对论可以描述天体运动的精确规律，是必然会被发现出来的。但爱因斯坦的天才洞察，可以说让广义相对论提前诞生了。
爱因斯坦花了十年时间发现了广义相对论。之所以需要这么长的时间，是因为爱因斯坦花了大量时间学习一种特殊的几何学知识——黎曼几何。黎曼几何是一种有别于传统欧几里得几何的几何学，它研究的是曲面上的几何规律，而广义相对论正是研究扭曲的时空，所以需要黎曼几何的支 持。
因此，我们有必要花一整篇来介绍爱因斯坦的天才理论，它作为整个物理学中最重要的分支之一，是人类全面探明宇宙的起点。
内容安排
第七章，我们主要讨论广义相对论最重要的原理——等效原理。有了对于等效原理的认知，我们就能够理解为什么在广义相对论看来，引力在本质上不是一种力，本质上它只是由时空的扭曲导致物体的运动状态发生了改变的一种加速效果。
第八章，我们将讨论如何从实验层面来验证广义相对论，其中引力波（gravitational wave）的发现是对广义相对论最好的证明。除此之外，我们还将讨论广义相对论对全球定位系统的重要性。
第九章，我们将专门讨论由广义相对论所预言存在的一种最神秘的天体——黑洞。在“极大篇”中，我们已经讨论过黑洞，但那只是经典物理意义上的黑洞，宇宙中真实存在的黑洞，其形成机理与经典黑洞截然不同，它完全是时空极致扭曲的结果。