時間旅行簡史：從科幻小說到量子物理（簡體書）

前 言

第一章 太空：太空簡史

我們的宇宙是什麼形狀的？

第二章 時間：時間簡史

實驗還是謊言？費城實驗

空間從什麼意義上來說是無限的？

第三章 時間：物理現實中的數學概念還是精神幻覺

經度

光速

愛因斯坦方程

時間的相對論膨脹

時間擴張速度

時間之箭問題

時間的感知

作為數學參數的時間

第四章 精神時間旅行

智能與記憶

物理上的時間旅行

祖父悖論的量子解

關於時間旅行可行性的論點

關於時間旅行不可行性的論點

諾維科夫一致性原則

貓的視角

第五章 時間機器

第六章 穿越時間的基因：進化

第七章 蟲洞

第八章 大圖形及其熵

博溫 - 吉爾根索恩的熵和不等式

大圖形

熵和蛋白質

第九章 時間之箭是不可逆轉的嗎？

第十章 真相

惡作劇：納粹科學家開發了時間機器

附錄 1：氣云的牛頓動力學

附錄 2：蟲洞的拓撲學

參考文獻

誰不曾夢想過時間旅行呢？這是一個半幻想、半科幻的奇妙想法。讓我們想象一下：我們理想中的時間旅行是什麼樣的？是坐著 H.G. 威爾斯的時光機穿梭時空，還是被傳送到某個時間點

呢？實際上，有很多既便宜又實際的方法來實現時間旅行，而且我們竟然一直都在這樣做！

一方面，人類一直在計劃未來、在思想上進行著時間旅行。這種行為不僅決定著我們個人的明天，也決定了我們作為物種的未來。例如，當我們去覓食的時候（對於現代社會的人類而言，可能是在超市購物時），我們會發現自己其實在狩獵（或購買食品）之前就對此進行了思考。正是這樣富有智能的思考使我們免於成為其他動物的盤中餐（相比之下，去超市購物還是更加安全的，雖然並非在世界各地都是如此）。

另一方面，人類的精華——我們賴以繁殖的、構成人體一部分的基因，也從未停止過在歷史的長河中涌動。

從未停止！

在本書中，我們將以嚴肅的態度、科學的精神和些許的幽默感來解釋上述這些問題。“科學地解決問題”或許是個奢求，但本書中肯定會涵蓋數學、物理學、生物學、心理學及其他科學知識。

如果你覺得暫時難以理解的話，完全可以先把這部分跳過去。在同一章的稍後部分，我們將談到科幻小說、文學和電影（該部分專業性較強，具體內容可以在本書的兩個附錄中找到）。在閱讀本書的過程中，讀者也會發現一些文學、歷史內容以及科學家的奇聞逸事，甚至還有一些影評（考慮到不能在本書中無窮盡地舉例，並且讀者也可以在互聯網上找到相關資料，我只挑選了一些自己最喜歡的電影）。事實上，在與時間旅行相關的話題上，文學與電影領域一直走在科學的前面（雖然有可能是以騎馬這樣的方式來實現時間旅行，畢竟當時的人們很難想象未來的科學設備）。

對於我們而言，理解實現時間旅行的可能性或不可能性則有助於我們理解時空的本質。

時間旅行真的可以實現嗎？如果可以的話，為什麼在時間旅行中穿越到未來的可能性要大於回到過去？時間旅行是否真的像電影《回到未來》中那樣？這些問題和許多其他主題構成了這本書的主體：一點科學內容、一點文學內容、一點電影內容，以及根據讀者反映——過多的數學內容。或許本書中數學內容確實不少，但數學永遠不會“過多”！所有科學都建立在數學模型之上，而本書中所舉的例子只不過是很小的一部分罷了。正如著名數學史學家埃裡克˙坦普爾˙貝爾所說，大自然中有許多奇事，而其中最奇妙的一件事也許就是與類人猿極其相似的人類竟然能夠理解數學的奇跡。

正如我們所知道的那樣，時間將一切帶來，也將一切帶走。如果我們錯過了某個時刻，它就不會回來了——又或者它可以回來嗎？這一點我們無法確定，但也許這本書能讓我們加深理解，同時微笑著享受理解的過程。我們正在隱約探索一些自然法則的知識，而了解時間旅行的界限則有助於加深我們對這些法則的理解。正如法師甘道夫所說：“我們唯一需要做的決定，就是如何利用分配給我們的時間。”