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非常感谢给予作者帮助的下列人员，他们都是声誉卓著的研究者与畅销书作家：莫里斯？K。吉塞普（Morris　K。Jessup）、卡尔？艾伦（Carl　Allen）、杰克？帕森斯（Jack　Parsons）、伊凡？T。桑德森（Ivan　T。Sanderson）、威廉？L。摩尔（William　L。Moore）、查尔斯？伯利兹（Charles　Berlitz）、J。马森？瓦伦丁（J。Manson　Valentine）、阿尔弗雷德？别里克（Alfred　Bielek）、普勒斯顿？尼克尔斯（Preston　Nichols）、彼得？穆恩（Peter　Moon）、亚瑟？T。温弗里（Arthur　T。Winfree）、约翰？格里本（John　Gribbon）、艾略特？R。布朗（Eliot　R。Brown）、保罗？J。那金（Paul　J。Nahin）、威廉？克里斯（William　Corliss）、杰罗姆？克拉克（Jerome　Clark）、布拉德？斯坦格（Brad　Steiger）、提摩西？贝克利（Timothy　Beckley）、迈尔克？塔尔伯特（Michael　Talbot），边缘地带科学协会（Borderland　Sciences）的莱利？克雷布（Riley　Crabb）以及其他诸位。

你们的辛勤劳动将会流芳百世！

第一章

时间旅行的基础：来自量子力学和超弦理论

时间旅行是潜在的人在潜在的空间里进行的。

我会告诉你谁能让时间在此刻缓慢前行；

谁能让时间在此刻稍微加速；

谁能让时间在此刻飞速前进；

而谁又能让时间在此刻停止。

——威廉？莎士比亚（William　Shakespeare）

人都会有一种超自然意识，使其超越空间与时间的正常边界——需要说明的是，有一个超越了物质世界的维度存在。

——埃德加？米歇尔（Edgar　Mitchell），阿波罗14号宇航员

时间和重力的历史理论

欢迎来到101时间旅行。数千年来，我们多次尝试去解释或者描述万有引力以及一种“时间”现象。在古代哲学文章里，这种现象有时被称作“时间之箭”。为了获得对时间旅行的充分了解，我们需要理解时间、地心引力以及“统一场”的历史理论。

我们对于我们周遭的各种物理力量仍然还不能全然理解。但随着时间的推移，我们能更好地理解存在于我们周围的神奇宇宙以及它运作的方式、时空之间的相互影响以及无处不在的所谓的量子场。发现超时空裂洞以及其它时空隧道是理解宇宙如何运作及其神奇本质的必然结果。

虽然西方社会经历了许多黑暗时代，但是早在公元前330年，亚里士多德（Aristotle）所谓的四元素——土壤、水、空气和火，自然界中都有其独特的地位。他认为，地球上的物质尽管本质相同，但是重量较大的物质下落的速度较快，能够比其它物质更快落到地上。

伽利略？加利雷（Galileo　Galilei，1564…1642）在1604年推断重力产生了一种明确的加速度，而不是速度，并且这种加速度对于真空中运动的物体的影响是相同的。重力加速度的普遍性正是基于众所周知的弱等效原理。

当艾萨克？牛顿（Isaac　Newton，1643…1727）先生于1606年意识到月球轨道的运行如同苹果掉落到地上一样都依赖于地心引力时，他为地心引力理论做出了重大的贡献。在引力公式中，引力与其到地心距离的平方成反比。牛顿将平方反比定律与他的三大运动定律、物体之间的引力以及它们之间距离的平方的反比结合在一起，形成了重力普遍理论。此理论阐述了在每个物体之间都存在吸引力，其大小与它们之间距离的平方成反比。

勒奈？笛卡尔（Rene　Descartes，1596…1650）在较早的时候根据行星上的内部压力漩涡提出了非定量的引力理论，但是牛顿并没有提供引力产生的原因。实际上，他甚至拒绝将它称为一种引力，而是将它称为“机体相互之间产生的重力吸引”。这一理论足以推出开普勒（Kepler）的行星运动理论、海洋潮汐以及分点岁差规律。在1846年，人们利用这一理论推测并发现了一个新的星球——海王星。因此，牛顿的万有引力定律被认为是人类科学史上最伟大的突破之一。

如果用数学的方式来表现牛顿的万有引力定律，那么万有引力是F，它的公式为F=Gm（1）m（2）r^2，其中两个粒子的质量分别为m（1）和m（2），粒子之间的距离为r。G是万有引力比例常数，它是一个不能够用太阳系观察数据来确定的未知量，它能够提供质量的比例以及G和质量之间的乘积。G的值最初是由亨利？卡文迪什（Henry　Cavendish）在1798年确定的，他计算出了两个已知重量的球体之间的万有引力的大小。这个实验后来被称为“测量地球的重量”，因为一旦G的值确定了，那么地球的重量m（e1），就能够根据天文学上的Gm（e）价值公式来得到确认。这个实验已经在多次重复的基础上有了很大的提升。目前学术界公认的G的值为6。67259×10^（…11）N？m^2kg^2。

现代理论

1905年，阿尔伯特？爱因斯坦（Albert　Einstein）提出了相对论，这个理论很好地修正了牛顿的万有引力定律。爱因斯坦试图以一种与观察者的移动相独立并与所选择的坐标相协调的方式来描述引力。他的工作促使了几何理论的产生，这种理论通过纯粹的时空连续体来描述地心引力。根据这一几何理论，地心引力影响着一切在空间中运动着的所有形式的物质和能量。因此，爱因斯坦的理论服从弱等价原理，所有做自由落体运动的物体的重力加速度相同。

除了描述了地心引力对物体的影响，爱因斯坦还描述了物体对于地心引力的影响。爱因斯坦在1915年完成的这个理论被称为广义相对论。尽管爱因斯坦的理论与牛顿的理论有着很大的不同，但是它们在系统（这个系统的引力场十分微弱，其速度与光速比较起来也很慢）预测上基本有着相同的效果。行星运动促使了经典牛顿理论的产生。但爱因斯坦的理论解释了一些牛顿从未意识到的存在于太阳系中的现象。

比如水星近日点进动。19世纪，根据牛顿理论的预测，人们认为它会以每世纪43″的速度进动；爱因斯坦理论所预测的结果与其在岁差上有着很大的不同。另一个类似的自然现象是太阳引力场中光线的弯曲度，牛顿的理论根本没有预测到这一现象的出现。爱因斯坦关于日全食的预测在1919年得到了亚瑟？S。爱丁顿（Arthur　S。Eddington）的证实，随后由其他人将准确率提高了1％。爱因斯坦也同样预测了引力红移效应，它是强大的引力场中所发出的电磁波频率的变化现象，这个预测最终在1960年由罗伯特？庞德（Robert　Pound）和格伦？雷布卡（Glen　Rebka）进行了验证。在引力红移效应得到证实之后，1964年，欧文？夏皮罗（Irving　Shapiro）在这个理论的基础上，利用广义相对论预测了经过太阳附近的信号的延迟。

此外，爱因斯坦的广义相对论同样定性预测了其它几个体系中的新现象，它在研究宇宙学方面显得尤为有用。根据相对论学说，宇宙要么是无限扩张要么就是无限紧缩的。但爱因斯坦还不能够完全确定这种预测，为了顾及到一个静态的宇宙，他修改了他的方程式。然而在1929年，埃德温？哈勃（Edwin　Hubble）发现宇宙是在无限膨胀的。重力最终是否会导致宇宙体系的崩溃是当前学术界研究和辩论的热门话题。广义相对论还预测了物质质量在非匀速运动中所产生的引力波，但是这种波太过微弱了，以至于科学家们还没能明确地侦测到它。最后，爱因斯坦的相对论还预测了足够大的坍塌引力会导致物质陷入宇宙黑洞之中。现在，越来越多的科学证据表明，一些天文系统中可能有黑洞的存在。

爱因斯坦的广义相对论并不是20世纪产生的唯一引力理论，但是它也许是最简洁最讲究的理论。所有可行的引力理论都必须像爱因斯坦的理论那样完整、自持并且有相对论的特质。它们还必须能解释牛顿理论的局限性，坚持弱等价原则，并能够在同一位置在理想时间内测试出相同的爱因斯坦位移，以上三点被认为是最基本的要求。实验表明达到以上的条件是最基本的要求，并且L。I。席夫（L。I。Schiff）推测它们可以通过几何原理、度量和理论来进行验证。

最有资格与之相提并论的应该是布兰斯？迪克（Brans…Dicke）理论。就像广义相对论那样，它是一个满足了基本标准的几何理论。它的电磁场方程式不同，然而，该理论认为时空几何不仅受到物质本身的限制，而且受到另外的标量场的影响。与爱因斯坦的计算不同，布兰斯？迪克理论并不能预测水星的近日点位移。

一些近期的理论试图以非几何的方式解释万有引力定律，它们试图用一种被称为引力子的微粒来解释万有引力。这些所谓的超对称理论将引力现象归于量子物理学的领域之中。它们试图证明四种相互作用的基本性质是彼此关联的，它们对于宇宙的诞生来说是一种独立但又统一的力量。

多维分析学说还提出了关于不变的万有引力常量G的相关问题。这个问题最早是由英国物理学家保罗？狄拉克（Paul　Dirac）在他那所谓的“大量”假说中提出的。狄拉克注意到在原子条件下电磁力的放射性和强度以及地心引力（大约是10^40）的放射性和强度在大体上跟宇宙的年龄相关。他猜测，在如此相似的情况下是否掩藏着深刻的物理联系，并提出G的值是否有可能随着宇宙年龄的不断增加而逐渐减小。如果G的值在减小，那么引力时间会随着原子时间的改变而改变。但是到目前为止，还没有任何实验可以证明这一切是真实存在的。

统一场理论

在理论物理学中，统一场论也许最广泛的定义是一种方程式原理，这种原理统一了地心引力、电磁、弱核力和强核力四种相互作用的基本性质。而且，还没有能囊括一切的理论存在。

历史上，阿尔伯特？爱因斯坦是第一个尝试用一系列统一场论来统一地心引力和电磁学这两种基本因素的。也就是说，他在完成了对自己的地心引力理论（及广义的相对论）的陈述后，开始用詹姆斯？克拉克？麦克维斯（James　Clerk　Maxwell）给出的著名电子方程式来论证他的结果。爱因斯坦的想法是从本质的几何

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