<자연철학 강의>의 제3장 "내용정리"의  소제목을 모아 보면 다음과 같습니다.

(1) 두 사다리의 상대적 기울기
(2) 상대속도로 본 4차원 시공간의 의미
(3) 아인슈타인의 두 기본명제
(4) 시간 간격의 상대성과 고유시간
(5) 4차원 속도와 4차원 운동량
(6) 4차원 상태와 상태 변화의 원리
(7) 일반상대성이론

먼저 입문의 성격으로 상대성이론을 왜 어렵다고 여기는지 간단하게 정리한 글이 아래의 글입니다.

상대성이론이 어렵다고 생각하는 이유 (#31)

이와 관련하여 볼만한 다큐멘터리를 하나 소개했습니다.

다큐멘터리: 아인슈타인의 마음 속으로. 시간과 공간의 수수께끼 (#34)

상대성이론에 왜 '상대성'이란 이름이 붙었는가 하는 것을 이해하는 데 도움이 될 수 있는 글이 아래 두 글입니다.

좌표계(자리틀)라는 개념 (#32)

상대성원리, 절대성, 불변성, 대칭성 (#38)

(2) 상대속도로 본 4차원 시공간의 의미

상대성이론을 살피는 경로는 여러 가지가 있지만 상대속도에서 시작하는 것이 가장 간결하고 명쾌합니다. 장회익 선생님의 접근이 바로 그런 것입니다. 이를 제가 이해하는 방식으로 더 풀어쓴 글이 아래 글입니다.

속도의 덧셈 (상대속도) (#382)

이와 달리 표준적인 것으로 여겨지는, 즉 물리학 교과서에 흔히 나오는 방식을 아래 글에 정리해 두었습니다.

속도의 덧셈과 기울기의 덧셈 3 (#46)

이 두 접근을 비교하면 장회익 선생님의 접근이 어느 정도나 간결하고 명료한지 볼 수 있을 것입니다. 장회익 선생님이 택하신 접근에서도 세 가지 세부적 선택이 있을 수 있습니다.

"수직축을 공간으로 선택하고 수평축을 시간으로 선택하면, 그 직선의 기울기가 곧 속력입니다."라는 구절은 말 그대로 속력의 정의로부터 나온 것입니다.  "자동차들의 속도를 시간변수 $\tau$를 기준으로 표현하고 시간 축을 수평 방향으로 잡으면, 이 문제는 앞에서 본 사다리의 기울기 문제와 완전히 동일해진다." ([장회익의 자연철학 강의] 166쪽)라는 서술도 이런 맥락에 있습니다.

다만 실험결과와 비교할 수 있는 상대속도는 단순히 탄젠트를 이용한 공식과 일치하지 않습니다. 세 가지 해결책이 있습니다.

(1) 시간 축을 가우스 복소평면으로 표현하여 시간 $t$ 대신 $\tau=ict$라는 새로운 시간 좌표를 도입하는 방법

(2) 속도와 세계선의 기울기를 연결할 때 도입한 보편상수 $c_0$ 대신 ${c_0}^2 = - c^2$로 정의된 보편상수 $c$를 써서 상대속도를 구하는 방법

(3) 세계선의 기울기를 보통의 삼각함수 $\tan\alpha$로 나타내지 않고 $$v=c\tanh\alpha$$와 같이 쌍곡 삼각함수를 써서 나타내는 방법

이 세 가지 접근방법에는 나름의 장단점이 있습니다. 그러나 세계선의 기울기와 속도를 등치시키는 것은 비유가 아니라 온전히 정당화할 수 있는 물리적 접근입니다.

4차원 시공간과 세계선 그리고 블록 우주 (#295)

4차원 불변 간격과 4차원 시공간 (#296)

참고자료: 빛의 속도가 말해 주는 시공간의 구조 (#71)

(4) 시간 간격의 상대성과 고유시간

(5) 4차원 속도와 4차원 운동량

(6) 4차원 상태와 상태 변화의 원리

3-벡터와 4-벡터의 차이 (#64)