本書作者利用專業(yè)的物理學(xué)知識(shí)和簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)原理帶領(lǐng)我們踏上一條時(shí)空穿越的科學(xué)之旅，愛因斯坦的狹義相對(duì)論，前往未來和回到過去的時(shí)間旅行，各種可能的時(shí)間機(jī)器和曲速引擎，其中也包括蟲洞和曲速氣泡等，回到過去的時(shí)間旅行與超光速旅行之間的聯(lián)系。
這本書是專業(yè)人士為普通讀者撰寫的關(guān)于時(shí)間旅行的科普書脊，書中以輕松的語言、通過各種示例闡述了有關(guān)時(shí)間旅行的基本物理雪基礎(chǔ)知識(shí)，趣味十足，又極具啟發(fā)性，激發(fā)年輕的學(xué)生對(duì)探索科學(xué)的興趣。一直潛心研究負(fù)能量、扭曲時(shí)空、時(shí)間悖論、以及在多個(gè)宇宙之間穿越等課題。他們?cè)谶@本編寫得如此出色，又及時(shí)面世的著作里，與我們共同分享了他們的研究成果。
我們撰寫本書的動(dòng)機(jī)是因?yàn)槲覀兎謩e在各自的大學(xué)講授有關(guān)這個(gè)專業(yè)的課程：艾倫曾在塔夫斯大學(xué)任教，托馬斯則在中康涅狄格州立大學(xué)任教。我們的學(xué)生中有很多的科幻迷。他們包括在讀或即將專修物理學(xué)的專業(yè)生和美術(shù)專業(yè)生，而在后者里面，還真有幾位成績(jī)斐然，屬于那些讓老師教起來得心應(yīng)手的學(xué)生。這些課程給我們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以使我們用基本上沒有超越高中代數(shù)的數(shù)學(xué)原理，來讓本科生了解我們所從事的學(xué)術(shù)研究，這對(duì)于理論物理學(xué)家來說實(shí)在難得。這些年來，選修這些課程的學(xué)生們對(duì)我們表達(dá)了他們的喜愛，并給予我們精神上的鼓勵(lì)，我們對(duì)此深表感激。
我們的目的是為具有不同程度的數(shù)學(xué)和物理學(xué)背景、技能及興趣的人群撰寫一本書。我們發(fā)現(xiàn)手頭上現(xiàn)有的讀物，或是極為粗淺，或是過于煽情，所以，我們決定親自動(dòng)手。本書的難度適合于諸如熱愛《星際迷航》（Star Trek）或者偶爾讀一讀《科學(xué)美國人》雜志而又感到這類媒體沒能詳盡地讓他們領(lǐng)會(huì)問題實(shí)質(zhì)的人群。我們認(rèn)為本書的讀者應(yīng)該知曉高中代數(shù)，但又不具備高等數(shù)學(xué)的知識(shí)。而初級(jí)物理學(xué)盡管有些用處，但對(duì)于加深理解也并非必不可少。不過，讀者們還是要開動(dòng)腦筋，準(zhǔn)備面對(duì)即將出現(xiàn)的一些概念。我們知道，不是所有讀者都對(duì)同一深度的問題感興趣。所以我們把很多（并不是全部）數(shù)學(xué)問題都放到了附錄里面，以方便那些對(duì)此感興趣的讀者深度閱讀。我們覺得，即使那些總想“逃避數(shù)學(xué)”的讀者，也會(huì)在本書中發(fā)現(xiàn)很多能讓他們興趣大增的內(nèi)容。所以，我們不期待所有讀者都能夠完全理解本書的每一字每一句，而只希望能為各位讀者提供一種刺激的體驗(yàn)。大家可以在下面這個(gè)網(wǎng)站上看到本書中一些概念的QuickTime格式的交互式演示：http://press.uchicago.edu/sites/timewarp/.
艾倫·埃弗萊特(Allen Everett) 為美國塔夫斯大學(xué)的物理學(xué)榮譽(yù)教授，托馬斯·羅曼（Thomas Roman）為中康涅狄格州立大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)系教授。二人都曾教授與時(shí)間旅行有關(guān)的大學(xué)物理學(xué)課程。
1 緒論/ 1
2 時(shí)間、時(shí)鐘和參照系/ 11
2.1 威爾斯式的時(shí)間旅行/ 12
2.2 對(duì)時(shí)間和空間的測(cè)量/ 17
3 洛倫茲變換與狹義相對(duì)論/ 23
3.1 麥克斯韋的偉大觀點(diǎn)/ 25
3.2 邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)/ 26
3.3 相對(duì)論的兩個(gè)原理/ 30
3.4 洛倫茲變換/ 31
3.5 不變間距/ 33
3.6 時(shí)鐘同步與同時(shí)性/ 35
3.7 光障/ 38
3.8 “零質(zhì)量”粒子與E=mc2/ 39
4 光錐/ 41
4.1 絕對(duì)與相對(duì)/ 42
4.2 光錐與因果關(guān)系：總結(jié)/ 46
5 向前的時(shí)間旅行與雙生子“悖論”/ 49
5.1 時(shí)間膨脹和4只時(shí)鐘的故事/ 50
5.2 雙生子“悖論”/ 53
5.3 不變間距與固有時(shí)間/ 54
5.4 現(xiàn)實(shí)想法與實(shí)驗(yàn)/ 58
5.5 通過《夏季之門》最后再看一下前往未來的時(shí)間旅行/ 60
6 “出發(fā)，回到過去”/ 63
6.1 超光速粒子/ 64
6.2 快子與悖論/ 65
6.3 再詮釋原理/ 67
6.4 超光速參照系的一個(gè)問題/ 69
6.5 實(shí)驗(yàn)證據(jù)/ 71
7 時(shí)間箭頭/ 77
7.1 熵、熱力學(xué)第二定律以及熱力學(xué)時(shí)間箭頭/ 80
7.2 前因、后果及因果時(shí)間箭頭/ 84
7.3 宇宙學(xué)時(shí)間箭頭/ 86
8 廣義相對(duì)論：彎曲的空間和翹曲的時(shí)間/ 89
8.1 引力與電磁學(xué)/ 90
8.2 質(zhì)量與等效原理/ 91
8.3 重力與光/ 94
8.4 引潮力/ 95
8.5 重力與時(shí)間/ 98
8.6 廣義相對(duì)論/ 100
8.7 廣義相對(duì)論的三個(gè)經(jīng)典驗(yàn)證/ 102
9 蟲洞與曲速氣泡/ 111
9.1 蟲洞/ 112
9.2 曲速氣泡/ 116
9.3 柯拉斯尼科夫管：超光速地鐵/ 120
9.4 蟲洞、曲速引擎及時(shí)間機(jī)器/ 122
9.5 “越發(fā)奇怪的”悖論/ 126
10 香蕉皮與平行世界/ 133
10.1 悖論的類型/ 134
10.2 信息悖論/ 134
10.3 “精靈球”與聰明的太空船/ 135
10.4 對(duì)蟲洞時(shí)間機(jī)器和一致性悖論的重新考慮/ 137
10.5 香蕉皮/ 141
10.6 平行世界/ 142
10.7 “切碎搗爛”/ 151
11 “別總是負(fù)面”：奇異物質(zhì)/ 155
11.1 負(fù)能量/ 156
11.2 平均能量條件/ 163
11.3 量子不等式/ 165
11.4 所有完美的物理學(xué)都用過鏡子/ 168
11.5 量子利息與卡西米爾效應(yīng)/ 170
11.6 負(fù)能量與經(jīng)典場(chǎng)/ 173
12 勇敢地航向……/ 177
12.1 彎曲與平直/ 178
12.2 蟲洞與量子不等式/ 179
12.3 曲速引擎與量子不等式/ 181
12.4 凡·登·布洛克的“瓶子里的飛船”/ 182
12.5 更多關(guān)于曲速引擎的問題/ 183
12.6 出路在哪？/ 184
12.7 時(shí)間機(jī)器的毀滅與時(shí)序保護(hù)/ 185
13 圓柱體與弦/ 191
13.1 卷曲的宇宙/ 192
13.2 一個(gè)“旋轉(zhuǎn)”的宇宙/ 193
13.3 圓柱狀時(shí)間機(jī)器/ 194
13.4 馬雷特的時(shí)間機(jī)器/ 196
13.5 戈特的宇宙弦時(shí)間機(jī)器/ 203
14 尾聲/ 213
附錄/ 221
附錄1 對(duì)伽利略速度變換的推導(dǎo)/ 222
附錄2 對(duì)洛倫茲變換的推導(dǎo)/ 223
附錄3 對(duì)時(shí)空間隔不變性的證明/ 228
附錄4 對(duì)x'、t'軸相對(duì)于x、t軸的方向說明/ 229
附錄5 光鐘造成的時(shí)間膨脹/ 231
附錄6 霍金定理/ 235
附錄7 馬雷特時(shí)間機(jī)器中的光管/ 242
參考文獻(xiàn)/ 245
索引/ 253
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