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光锥、蛀孔、宇宙弦、时间气球，这些是什么怪东西?劳伦兹变换、时间膨胀、平行宇宙，又是些什么科学理论?有实际的用途吗?宇宙中有没有超光速粒子的存在?
自从爱因斯坦提出相对论，就一直有理论物理学家从重力方程式中找到不寻常的解。冥冥之中，相对论似乎为时光旅行的可能性，开启了一扇希望之门。
书中作者以说故事般的活泼笔调，介绍了同时性、光子钟、劳伦兹变换，并谈到光锥、时空间隔以及时间膨胀的科学理论，最后再以深入浅出的方式，带领各位一探近代与时间旅行有关的物理研究，如蛀孔、宇宙弦、开普勒的旋转柱面等。全书充满逗趣的对话和故事情节，帮助你轻松接触看似深奥的近代科学理论。
“维尔，你究竟在做什么?”你把一杯热腾腾的咖啡放下，然后坐在博物馆外围天井中的一张长凳上。几只蝌蚪形的生物正愈来愈好奇地朝着你和维尔看。这些细瘦、长了翅膀、脸如恶魔的类人生物，舌头被除掉及中和掉毒性之后，就变得善良无害了。
维尔把低音管从奇形怪状的嘴边移开，然后说：“馆长，我只是想试吹一下……”
你从长凳上跳起来，弹了一下手指，说：“我们有事情要办。在我们起程回到过去听肖邦本人亲自演奏之前，我想试验一下关于时间的某些理论。”
在进入纽约的音乐博物馆之前，你会先穿越一个18世纪的天井，旁边是一座古老的修道院教堂。进到博物馆之后，你可以看见许多乐器排在长长的走道边。有些乐器，譬如大提琴，虽然受到长时间的酸质腐蚀而油漆剥落．还是保存完整；但其他的乐器只留下骨架，有的是中提琴的琴颈，有的是吉他的琴桥，就好像这些乐器全都受过无法描述的酷刑似的。
维尔很快地朝你走来，顺手从身旁的挂钩上取下拇指指甲般大小的超迷你型电脑。
“太棒了!”他说。
“今天你不必用到那个东西。我要你出去做些实验。你可以开车去。” 维尔向后退了一步：“安不安全?”
你挥了一下手。“没什么好担心的。对了，顺便带两个手提雷射管去吧。”
维尔一面怀疑地朝你看了一眼，一面拿了两个雷射管，朝车子走去。等维尔坐进车的同时，你按了按墙上的按钮，博物馆的电脑马上就演奏出一首肖邦的马祖卡舞曲。多亏了高超的程式设计，这部电脑才可以弹奏出肖邦所有的马祖卡舞曲、波兰舞曲及夜曲(这些曲子都已经储存在电脑的记忆体中)。在播放音乐时，电脑也在你的周围投影出美丽的电子即时全息像。维尔准备离开时，你不禁开始随着音乐摆动身子。
纽约市的交通法规定，所有跑车在市区内一定要留在地面上，不得升空。可是，你看见维尔在发动之前就已经让车头朝上仰，所以车子离开停车场时，已经准备笔直朝上冲了。维尔往上推半个咔嗒声，让加速表上的值也跟着增加，2—3—4，接着他便把引擎关了，让车子利用稍微展开的翅翼滑翔着。
“维尔先生，那是新车，我还装了几个我特别订做的装置。要小心开。”
“放心好了，馆长。我已经修完警察必修的所有驾驶课程。尽管交给我吧!你唯一要担心的，就是纽约的其他驾驶人。”
“我真是太放心了。”你用极为嘲讽的口吻回答。
“我准备好了。”维尔以无线电告诉你。
你挥了挥手。“很好。现在我要你找出我留在车上的几叠报纸和杂志，然后把杂志放在后座。”
维尔喘一口气说：“馆长，这些《国家询问报》和《花花公子》要怎样处理?”
“请按照我刚才的指示去做。”
几分钟后，维尔说：“一切就绪。杂志在后座，报纸在前座。”
“好。现在你站在车子的正中央，然后把一支雷射管指向报纸，另一支指向杂志。”
“好了。”
“维尔先生，现在请你给车子发一个指令，要它沿着博物馆匀速行进，等你一看见我，你就立刻朝报纸及杂志同时放出雷射光。”
不久你就看见维尔的车了。当他正好经过你的时候．他同时发射出两道雷射光。
“馆长，如你所指示的，报纸和杂志都着火了。”
“好。现在我要问你一个难题：哪一堆先着火?”
“馆长，我想先问一下，这些火怎么办?”
“别管火了，车子的内部都漆上防火涂料了。”
烟开始在车里弥漫，维尔咳嗽了起来。“馆长，您的问题太容易了。我在同一时间按下雷射管，所以雷射光同时射到报纸和杂志上。报纸和杂志之间的距离是6米，所以报纸和杂志都距离我3米。”
你一面放大音乐声一面说：“维尔先生，请继续。”
“我的两束雷射光每一束都以光速C前进。而且花同样的时间打到报纸堆和杂志堆；而着火之后，火光又花同样的时间从报纸堆和杂志堆回到我的眼中。因此，我同时看到这两堆着火。报纸和杂志是同时着火的。”
你满不在乎地轻轻弹了弹卡尔文·克莱恩的红外线眼镜，然后说：“你完全错了。”
“什么?”
“你的车是从左到右匀速经过我的博物馆?”
“同意。”
“你向前放出的雷射光束，是在向前追着往前走的报纸，而你向后放出的雷射光，是射向朝雷射光束接近的杂志。因此，向后射的光束先射到杂志，因为它走的路程要比向前射出的短，所以我先看见杂志着火。然后是报纸。”
“不可能!”维尔说。
“冷静一下，维尔先生。这是你的第一课：同时性的相对性。对时间旅行者来说，这是最重要的一课。对你来说，这两件事是同时发生，可是对我来说，杂志先着火；意思就是，我们的相对运动改变了同时性这一观念——我们两个的‘现在’是不同的。我们大多数人一直认为现在才是真实的，认为可以将时间轻易地分割成过去、现在及未来。但是，我们应当丢掉这类观念，这对第三次世界大战以来的星际和平局势有极大的贡献。这点你了解吗，雏尔先生?”
维尔深吸了一口气。“这对我们的时间旅行是否有用?”
“也许有用。在回到19世纪听肖邦的现场演奏之前，我们最好先复习一下时间旅行的基本理论。明天我们要讨论时间膨胀。”
“哇!时间膨胀!我等不及了!”
你的情绪也跟着愉快而兴奋起来，因为你搔得维尔心痒痒的。“维尔先生，别高兴得太早。”你把肖邦的音乐又放大声了些。“请把车开回来，可是要记得先去拿灭火器。”
几乎所有的物理学家都会同意你与维尔的时间实验结果。你先看见杂志着火的原因就是前面所说的，另外也是因为杂志火光在传到你的眼睛时，所走的距离比较短。但是按照维尔的说法．两堆报纸及杂志同时着火。因此没有统一的“现在”，你我可以看到 同一件物理过程，可是对于事件发生的时间就意见不一了。你的“目前”不是我的“目前”，你的“现在”不是我的“现在”。
同时性的相对性是最重要、也最深奥的物理观念之一，是看待时间性质的革命性见解。“宇宙中存在着绝对而统一的宇宙时间。绝对的同时性可以应用在距离遥远的事件之间”这种说法，已被爱因斯坦用来叙述时空性质的方程式扫出物理之门。事实上，问一些像“肯尼迪被刺身亡的那一瞬间，在遥远的恒星上发生了什么事?”这样的问题，几乎是没有意义的。
改变了自己的运动状态之后．你就可以依据此刻你所推断正在发生的事，来定出许多不同的“现在”。而且这个效应会随距离而扩大。所以，假定你从你坐的椅子上站起来，然后向前走六大步。你就已经把邻近星系中发生事件的同时性改变了一日之久；而这个远处的事件，即可以跳到未来也可以跳回过去，就看你走的方向是朝向或远离这个星系来决定。
在地球上或在另一星系上发生的两次事件的时间先后有可能颠倒，但前提是这两件发生在不同空间的事件发生的时间一定要够接近。而“够接近”的意思是，两次事件发生的时间要接近到使光(或任何信号)没有足够的时间，从此事件的发生地点传到彼事件的地点。这样一来，两事件之间不可能存有任何因果关联，因为没有任何一种信号或物理上的作用，可以用超光速从一事件的地点传到另一事件的地点。这就是说，两件事的先后顺序可以从容不迫地任意改变，可是因果关系却不能颠倒，无法制造矛盾的结果。
举例来说，对于维尔射出的两道雷射光究竟是同时射到报纸及杂志．还是先射到杂志然后才射到报纸，不同的观测者可能会有不同的意见；但是，所有的观测者都会同意，两道雷射光必须先离开雷射管，才能射到报纸或杂志。戴维思在《关于时间》一书中对同时性的相对性做了如下的生动描述：
若现实实境真的是现在的所有物，我们就有权力以徘徊漫步的简单方法来改变宇宙中任何一点的实境。可是这么一来，某种居住在仙女座星系中的有知觉的绿生物团也可以做到：如果这种生物朝左蠕动一下，再朝右蠕动一下，那么地球上的现在，也将向未来或过去做极大的改变。
同时性的相对性的意义就是．过去及未来的事件就与目前的事件一样真实。把现实世界分割成过去、现在及未来，从物理观点来看是毫无意义的。数学物理学家罗布(1873—1936)第一次听到同时性的相对性时，他这么写道：“这观点似乎把外在世界的所有现实感都破坏了，而且也让物质世界的宇宙变成比梦境、甚至梦魇好不到哪儿去的东西。”
(晓东摘自《光锥·蛀孔·宇宙弦》，有删节)
自从爱因斯坦提出相对论，就一直有理论物理学家从重力方程式中找到不寻常的解。冥冥之中，相对论似乎为时光旅行的可能性，开启了一扇希望之门。
书中作者以说故事般的活泼笔调，介绍了同时性、光子钟、劳伦兹变换，并谈到光锥、时空间隔以及时间膨胀的科学理论，最后再以深入浅出的方式，带领各位一探近代与时间旅行有关的物理研究，如蛀孔、宇宙弦、开普勒的旋转柱面等。全书充满逗趣的对话和故事情节，帮助你轻松接触看似深奥的近代科学理论。
“维尔，你究竟在做什么?”你把一杯热腾腾的咖啡放下，然后坐在博物馆外围天井中的一张长凳上。几只蝌蚪形的生物正愈来愈好奇地朝着你和维尔看。这些细瘦、长了翅膀、脸如恶魔的类人生物，舌头被除掉及中和掉毒性之后，就变得善良无害了。
维尔把低音管从奇形怪状的嘴边移开，然后说：“馆长，我只是想试吹一下……”
你从长凳上跳起来，弹了一下手指，说：“我们有事情要办。在我们起程回到过去听肖邦本人亲自演奏之前，我想试验一下关于时间的某些理论。”
在进入纽约的音乐博物馆之前，你会先穿越一个18世纪的天井，旁边是一座古老的修道院教堂。进到博物馆之后，你可以看见许多乐器排在长长的走道边。有些乐器，譬如大提琴，虽然受到长时间的酸质腐蚀而油漆剥落．还是保存完整；但其他的乐器只留下骨架，有的是中提琴的琴颈，有的是吉他的琴桥，就好像这些乐器全都受过无法描述的酷刑似的。
维尔很快地朝你走来，顺手从身旁的挂钩上取下拇指指甲般大小的超迷你型电脑。
“太棒了!”他说。
“今天你不必用到那个东西。我要你出去做些实验。你可以开车去。” 维尔向后退了一步：“安不安全?”
你挥了一下手。“没什么好担心的。对了，顺便带两个手提雷射管去吧。”
维尔一面怀疑地朝你看了一眼，一面拿了两个雷射管，朝车子走去。等维尔坐进车的同时，你按了按墙上的按钮，博物馆的电脑马上就演奏出一首肖邦的马祖卡舞曲。多亏了高超的程式设计，这部电脑才可以弹奏出肖邦所有的马祖卡舞曲、波兰舞曲及夜曲(这些曲子都已经储存在电脑的记忆体中)。在播放音乐时，电脑也在你的周围投影出美丽的电子即时全息像。维尔准备离开时，你不禁开始随着音乐摆动身子。
纽约市的交通法规定，所有跑车在市区内一定要留在地面上，不得升空。可是，你看见维尔在发动之前就已经让车头朝上仰，所以车子离开停车场时，已经准备笔直朝上冲了。维尔往上推半个咔嗒声，让加速表上的值也跟着增加，2—3—4，接着他便把引擎关了，让车子利用稍微展开的翅翼滑翔着。
“维尔先生，那是新车，我还装了几个我特别订做的装置。要小心开。”
“放心好了，馆长。我已经修完警察必修的所有驾驶课程。尽管交给我吧!你唯一要担心的，就是纽约的其他驾驶人。”
“我真是太放心了。”你用极为嘲讽的口吻回答。
“我准备好了。”维尔以无线电告诉你。
你挥了挥手。“很好。现在我要你找出我留在车上的几叠报纸和杂志，然后把杂志放在后座。”
维尔喘一口气说：“馆长，这些《国家询问报》和《花花公子》要怎样处理?”
“请按照我刚才的指示去做。”
几分钟后，维尔说：“一切就绪。杂志在后座，报纸在前座。”
“好。现在你站在车子的正中央，然后把一支雷射管指向报纸，另一支指向杂志。”
“好了。”
“维尔先生，现在请你给车子发一个指令，要它沿着博物馆匀速行进，等你一看见我，你就立刻朝报纸及杂志同时放出雷射光。”
不久你就看见维尔的车了。当他正好经过你的时候．他同时发射出两道雷射光。
“馆长，如你所指示的，报纸和杂志都着火了。”
“好。现在我要问你一个难题：哪一堆先着火?”
“馆长，我想先问一下，这些火怎么办?”
“别管火了，车子的内部都漆上防火涂料了。”
烟开始在车里弥漫，维尔咳嗽了起来。“馆长，您的问题太容易了。我在同一时间按下雷射管，所以雷射光同时射到报纸和杂志上。报纸和杂志之间的距离是6米，所以报纸和杂志都距离我3米。”
你一面放大音乐声一面说：“维尔先生，请继续。”
“我的两束雷射光每一束都以光速C前进。而且花同样的时间打到报纸堆和杂志堆；而着火之后，火光又花同样的时间从报纸堆和杂志堆回到我的眼中。因此，我同时看到这两堆着火。报纸和杂志是同时着火的。”
你满不在乎地轻轻弹了弹卡尔文·克莱恩的红外线眼镜，然后说：“你完全错了。”
“什么?”
“你的车是从左到右匀速经过我的博物馆?”
“同意。”
“你向前放出的雷射光束，是在向前追着往前走的报纸，而你向后放出的雷射光，是射向朝雷射光束接近的杂志。因此，向后射的光束先射到杂志，因为它走的路程要比向前射出的短，所以我先看见杂志着火。然后是报纸。”
“不可能!”维尔说。
“冷静一下，维尔先生。这是你的第一课：同时性的相对性。对时间旅行者来说，这是最重要的一课。对你来说，这两件事是同时发生，可是对我来说，杂志先着火；意思就是，我们的相对运动改变了同时性这一观念——我们两个的‘现在’是不同的。我们大多数人一直认为现在才是真实的，认为可以将时间轻易地分割成过去、现在及未来。但是，我们应当丢掉这类观念，这对第三次世界大战以来的星际和平局势有极大的贡献。这点你了解吗，雏尔先生?”
维尔深吸了一口气。“这对我们的时间旅行是否有用?”
“也许有用。在回到19世纪听肖邦的现场演奏之前，我们最好先复习一下时间旅行的基本理论。明天我们要讨论时间膨胀。”
“哇!时间膨胀!我等不及了!”
你的情绪也跟着愉快而兴奋起来，因为你搔得维尔心痒痒的。“维尔先生，别高兴得太早。”你把肖邦的音乐又放大声了些。“请把车开回来，可是要记得先去拿灭火器。”
几乎所有的物理学家都会同意你与维尔的时间实验结果。你先看见杂志着火的原因就是前面所说的，另外也是因为杂志火光在传到你的眼睛时，所走的距离比较短。但是按照维尔的说法．两堆报纸及杂志同时着火。因此没有统一的“现在”，你我可以看到 同一件物理过程，可是对于事件发生的时间就意见不一了。你的“目前”不是我的“目前”，你的“现在”不是我的“现在”。
同时性的相对性是最重要、也最深奥的物理观念之一，是看待时间性质的革命性见解。“宇宙中存在着绝对而统一的宇宙时间。绝对的同时性可以应用在距离遥远的事件之间”这种说法，已被爱因斯坦用来叙述时空性质的方程式扫出物理之门。事实上，问一些像“肯尼迪被刺身亡的那一瞬间，在遥远的恒星上发生了什么事?”这样的问题，几乎是没有意义的。
改变了自己的运动状态之后．你就可以依据此刻你所推断正在发生的事，来定出许多不同的“现在”。而且这个效应会随距离而扩大。所以，假定你从你坐的椅子上站起来，然后向前走六大步。你就已经把邻近星系中发生事件的同时性改变了一日之久；而这个远处的事件，即可以跳到未来也可以跳回过去，就看你走的方向是朝向或远离这个星系来决定。
在地球上或在另一星系上发生的两次事件的时间先后有可能颠倒，但前提是这两件发生在不同空间的事件发生的时间一定要够接近。而“够接近”的意思是，两次事件发生的时间要接近到使光(或任何信号)没有足够的时间，从此事件的发生地点传到彼事件的地点。这样一来，两事件之间不可能存有任何因果关联，因为没有任何一种信号或物理上的作用，可以用超光速从一事件的地点传到另一事件的地点。这就是说，两件事的先后顺序可以从容不迫地任意改变，可是因果关系却不能颠倒，无法制造矛盾的结果。
举例来说，对于维尔射出的两道雷射光究竟是同时射到报纸及杂志．还是先射到杂志然后才射到报纸，不同的观测者可能会有不同的意见；但是，所有的观测者都会同意，两道雷射光必须先离开雷射管，才能射到报纸或杂志。戴维思在《关于时间》一书中对同时性的相对性做了如下的生动描述：
若现实实境真的是现在的所有物，我们就有权力以徘徊漫步的简单方法来改变宇宙中任何一点的实境。可是这么一来，某种居住在仙女座星系中的有知觉的绿生物团也可以做到：如果这种生物朝左蠕动一下，再朝右蠕动一下，那么地球上的现在，也将向未来或过去做极大的改变。
同时性的相对性的意义就是．过去及未来的事件就与目前的事件一样真实。把现实世界分割成过去、现在及未来，从物理观点来看是毫无意义的。数学物理学家罗布(1873—1936)第一次听到同时性的相对性时，他这么写道：“这观点似乎把外在世界的所有现实感都破坏了，而且也让物质世界的宇宙变成比梦境、甚至梦魇好不到哪儿去的东西。”
(晓东摘自《光锥·蛀孔·宇宙弦》，有删节)