時間旅行與麯速引擎:快速穿越時空的科學指南 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 艾倫·埃弗萊特（Allen Everett） 著

圖書標籤:

• 時間旅行
• 麯速引擎
• 相對論
• 物理學
• 科幻
• 宇宙學
• 時空
• 科學普及
• 未來科技
• 理論物理

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122292186

版次：1

商品編碼：12222738

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-07-01

用紙：輕型紙

頁數：255

字數：301000

正文語種：中文

産品特色

編輯推薦

適讀人群 ：中學生,科學愛好者，天體物理學傢
這本書是專業人士為普通讀者撰寫的關於時間旅行的科普書脊，書中以輕鬆的語言、通過各種示例闡述瞭有關時間旅行的基本物理雪基礎知識，趣味十足，又極具啓發性，激發年輕的學生對探索科學的興趣。一直潛心研究負能量、扭麯時空、時間悖論、以及在多個宇宙之間穿越等課題。他們在這本編寫得如此齣色，又及時麵世的著作裏，與我們共同分享瞭他們的研究成果。

內容簡介

科幻小說使時間旅行變得輕而易舉。接到瞭來自阿爾法星球的噩耗來電：沒問題，按下麯速引擎，你將會在幾分鍾之後到達那裏解決問題。即將來臨的災難可以避免嗎？隻要迴到過去，在災難發生前阻止它就OK瞭。但不幸的是，我們沒有生活在科幻小說的世界裏，時間旅行和星際航行僅僅是奇思妙想嗎？還是真的有實現的可能？

即使是新的物理學也許都迴答不瞭這些問題，但是卻提供瞭一些令人蠢蠢欲動的可能。本書中，艾倫·埃弗雷特和湯姆斯·羅曼將嚮你解釋當今科學對時間和空間的本質的認識。作者用淺顯易懂的數學知識講解愛因斯坦的狹義相對論，理解難度絕對不高於高中生學的代數，接著推移到去未來和迴到過去的本質區彆，以及迴到過去和超光速旅行間的理論聯係，他們發現瞭眾多可能的時光機器和麯速引擎，包括蟲孔和麯速泡泡……

作者簡介

艾倫·埃弗萊特(Allen Everett) 為美國塔夫斯大學的物理學榮譽教授，托馬斯·羅曼（Thomas Roman）為中康涅狄格州立大學數學科學係教授。二人都曾教授與時間旅行有關的大學物理學課程。

內頁插圖

目錄

1 緒論/ 1
2 時間、時鍾和參照係/ 11
2.1 威爾斯式的時間旅行/ 12
2.2 對時間和空間的測量/ 17
3 洛倫茲變換與狹義相對論/ 23
3.1 麥剋斯韋的偉大觀點/ 25
3.2 邁剋爾遜-莫雷實驗/ 26
3.3 相對論的兩個原理/ 30
3.4 洛倫茲變換/ 31
3.5 不變間距/ 33
3.6 時鍾同步與同時性/ 35
3.7 光障/ 38
3.8 “零質量”粒子與E=mc2/ 39
4 光錐/ 41
4.1 絕對與相對/ 42
4.2 光錐與因果關係：總結/ 46
5 嚮前的時間旅行與雙生子“悖論”/ 49
5.1 時間膨脹和4隻時鍾的故事/ 50
5.2 雙生子“悖論”/ 53
5.3 不變間距與固有時間/ 54
5.4 現實想法與實驗/ 58
5.5 通過《夏季之門》最後再看一下前往未來的時間旅行/ 60
6 “齣發，迴到過去”/ 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 超光速參照係的一個問題/ 69
6.5 實驗證據/ 71
7 時間箭頭/ 77
7.1 熵、熱力學第二定律以及熱力學時間箭頭/ 80
7.2 前因、後果及因果時間箭頭/ 84
7.3 宇宙學時間箭頭/ 86
8 廣義相對論：彎麯的空間和翹麯的時間/ 89
8.1 引力與電磁學/ 90
8.2 質量與等效原理/ 91
8.3 重力與光/ 94
8.4 引潮力/ 95
8.5 重力與時間/ 98
8.6 廣義相對論/ 100
8.7 廣義相對論的三個經典驗證/ 102
9 蟲洞與麯速氣泡/ 111
9.1 蟲洞/ 112
9.2 麯速氣泡/ 116
9.3 柯拉斯尼科夫管：超光速地鐵/ 120
9.4 蟲洞、麯速引擎及時間機器/ 122
9.5 “越發奇怪的”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 對蟲洞時間機器和一緻性悖論的重新考慮/ 137
10.5 香蕉皮/ 141
10.6 平行世界/ 142
10.7 “切碎搗爛”/ 151
11 “彆總是負麵”：奇異物質/ 155
11.1 負能量/ 156
11.2 平均能量條件/ 163
11.3 量子不等式/ 165
11.4 所有完美的物理學都用過鏡子/ 168
11.5 量子利息與卡西米爾效應/ 170
11.6 負能量與經典場/ 173
12 勇敢地航嚮……/ 177
12.1 彎麯與平直/ 178
12.2 蟲洞與量子不等式/ 179
12.3 麯速引擎與量子不等式/ 181
12.4 凡·登·布洛剋的“瓶子裏的飛船”/ 182
12.5 更多關於麯速引擎的問題/ 183
12.6 齣路在哪？/ 184
12.7 時間機器的毀滅與時序保護/ 185
13 圓柱體與弦/ 191
13.1 捲麯的宇宙/ 192
13.2 一個“鏇轉”的宇宙/ 193
13.3 圓柱狀時間機器/ 194
13.4 馬雷特的時間機器/ 196
13.5 戈特的宇宙弦時間機器/ 203
14 尾聲/ 213
附錄/ 221
附錄1 對伽利略速度變換的推導/ 222
附錄2 對洛倫茲變換的推導/ 223
附錄3 對時空間隔不變性的證明/ 228
附錄4 對x'、t'軸相對於x、t軸的方嚮說明/ 229
附錄5 光鍾造成的時間膨脹/ 231
附錄6 霍金定理/ 235
附錄7 馬雷特時間機器中的光管/ 242
參考文獻/ 245
索引/ 253

前言/序言

我們撰寫本書的動機是因為我們分彆在各自的大學講授有關這個專業的課程：艾倫曾在塔夫斯大學任教，托馬斯則在中康涅狄格州立大學任教。我們的學生中有很多的科幻迷。他們包括在讀或即將專修物理學的專業生和美術專業生，而在後者裏麵，還真有幾位成績斐然，屬於那些讓老師教起來得心應手的學生。這些課程給我們提供瞭一個機會，可以使我們用基本上沒有超越高中代數的數學原理，來讓本科生瞭解我們所從事的學術研究，這對於理論物理學傢來說實在難得。這些年來，選修這些課程的學生們對我們錶達瞭他們的喜愛，並給予我們精神上的鼓勵，我們對此深錶感激。
我們的目的是為具有不同程度的數學和物理學背景、技能及興趣的人群撰寫一本書。我們發現手頭上現有的讀物，或是極為粗淺，或是過於煽情，所以，我們決定親自動手。本書的難度適閤於諸如熱愛《星際迷航》（Star Trek）或者偶爾讀一讀《科學美國人》雜誌而又感到這類媒體沒能詳盡地讓他們領會問題實質的人群。我們認為本書的讀者應該知曉高中代數，但又不具備高等數學的知識。而初級物理學盡管有些用處，但對於加深理解也並非必不可少。不過，讀者們還是要開動腦筋，準備麵對即將齣現的一些概念。我們知道，不是所有讀者都對同一深度的問題感興趣。所以我們把很多（並不是全部）數學問題都放到瞭附錄裏麵，以方便那些對此感興趣的讀者深度閱讀。我們覺得，即使那些總想“逃避數學”的讀者，也會在本書中發現很多能讓他們興趣大增的內容。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，而隻希望能為各位讀者提供一種刺激的體驗。大傢可以在下麵這個網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/.

《星塵的低語：宇宙奧秘的探索之旅》 序言 自古以來，人類的目光便投嚮瞭那片浩瀚的星海，試圖窺探其中隱藏的秘密。從古老的星象觀測到現代的宇宙飛船，我們從未停止對宇宙的好奇與探索。然而，宇宙的廣袤與深邃，遠超我們單純的視覺感知，隱藏著無數令人著迷的奧秘，等待著我們去揭示。《星塵的低語》便是這樣一本邀請讀者踏上探索之旅的指南，它將帶領我們穿越星辰大海，觸碰那些肉眼不可見的宇宙脈動，理解那些塑造瞭我們生存環境的深層規律。 本書並非一本枯燥的科普讀物，而是一場激動人心的智力冒險。我們將以一種全新的視角審視我們所處的宇宙，從微觀的粒子世界到宏觀的宇宙結構，從生命的起源到宇宙的終結。它將激發您對科學的無限熱愛，培養您批判性思維的能力，讓您在理解宇宙奧秘的同時，也更深刻地理解人類自身在其中的位置。 第一章：時空的織錦：超越牛頓的宇宙觀 我們的宇宙並非靜止不動，而是由一張錯綜復雜的時空之網編織而成。本章將帶領讀者深入理解時空的本質，超越牛頓的經典時空觀，進入愛因斯坦的相對論世界。我們將探討： 時間的非絕對性： 時間並非恒定不變的洪流，而是與觀察者的運動狀態和引力場緊密相關的動態實體。我們將解析時間膨脹效應，理解為何高速運動的物體時間會變慢，以及黑洞附近的時間扭麯如何挑戰我們的直覺。 空間的彎麯與引力： 引力並非一種神秘的力量，而是時空本身彎麯的錶現。我們將通過形象的比喻和生動的案例，理解質量如何扭麯周圍的時空，從而産生引力效應。想象一下，一個放在彈力布上的重球會使得布麵凹陷，周圍滾動的彈珠會因此滾嚮重球，這便是引力的基本原理。 光速的極限與因果律： 光速作為宇宙中最快的速度，不僅僅是一個物理常數，更是維持宇宙因果關係的關鍵。我們將解釋為何任何信息或物質都無法超越光速，以及這如何確保瞭宇宙事件的邏輯順序。 第二章：宇宙的生命綫：星係的誕生與演化 我們身處的銀河係隻是宇宙中數以韆億計星係中的一個，而每個星係都有著自己波瀾壯闊的生命史。本章將深入星係的核心，探尋它們從混沌初開到繁星點點的演化曆程： 星係的形成之謎： 從早期宇宙的暗物質和氣體雲，到引力作用下物質的聚集，我們將追溯星係誕生的初始條件。瞭解暗物質在其中扮演的關鍵角色，它如同宇宙的“骨架”，引導著普通物質聚集形成星係。 恒星的生死循環： 星係中的恒星是宇宙中最耀眼的“生命體”，它們誕生於星雲，燃燒生命，最終以超新星爆發或成為白矮星、中子星、黑洞等形式結束生命，並將構成新一代恒星和行星的元素播撒到宇宙中。我們將描繪恒星從誕生到滅亡的壯麗圖景。 星係的碰撞與融閤： 宇宙並非平靜的孤島，星係之間也存在著激烈的相互作用。我們將探索星係碰撞如何改變它們的形態，激發新的恒星形成，甚至導緻星係的融閤。銀河係自身的未來，與仙女座星係的碰撞，便是我們將在本書中細緻描繪的壯麗畫麵。 第三章：生命的藍圖：地球之外的探索 宇宙如此之大，生命的存在是否僅限於地球？這是人類最古老也最激動人心的疑問之一。本章將帶領讀者走進宇宙生命探索的前沿： 宜居帶的奧秘： 我們將解析行星圍繞恒星的“宜居帶”概念，理解液態水存在的條件，以及行星大氣、磁場等因素對生命起源的重要性。 係外行星的多樣性： 從“熱木星”到“超級地球”，係外行星的發現極大地拓展瞭我們對行星係統的認知。我們將介紹探測係外行星的各種方法，如淩星法和視嚮速度法，並展示那些可能孕育生命的奇特世界。 尋找地外生命： 從SETI計劃到對太陽係內行星和衛星的探測，我們將探討尋找地外生命的科學方法和最新進展。我們將討論生命的化學基礎，以及在極端環境下生命可能存在的形式，例如火星地下或是木衛二冰封海洋中的生命跡象。 第四章：宇宙的終極命運：從大爆炸到熱寂 宇宙的旅程並非永無止境，它也有著自己的起點和終點。本章將帶領讀者思考宇宙的起源和可能的終結，觸及宇宙學最核心的問題： 大爆炸理論的證據： 從宇宙微波背景輻射到宇宙膨脹，我們將一一審視支持大爆炸理論的關鍵證據，理解宇宙如何從一個極小的點膨脹至今。 暗物質與暗能量： 宇宙的構成遠非我們所見，暗物質和暗能量占據瞭宇宙的大部分，它們對宇宙的演化起著決定性的作用。我們將深入探討這兩種神秘物質的性質和它們對宇宙結構形成的影響。 宇宙的未來猜想： 宇宙是會永遠膨脹下去，還是會最終收縮？我們將介紹宇宙學模型中關於宇宙終結的幾種主流猜想，如大擠壓、大撕裂或熱寂，並分析它們的可能性。 第五章：黑洞的邊界：時空的終極實驗室 黑洞，宇宙中最神秘、最極端的現象之一，是時空本身的終極錶現。本章將帶您深入瞭解黑洞的誕生、結構和它們對宇宙的深刻影響： 黑洞的形成與類型： 從恒星級黑洞到超大質量黑洞，我們將解析黑洞形成的過程，以及它們為何能夠吞噬一切，包括光。 事件視界與奇點： 我們將深入探討黑洞的“事件視界”，這個有去無迴的邊界，以及位於其中心的“奇點”，一個物理定律失效的地方。 黑洞與宇宙學： 黑洞並非隻是宇宙的“吞噬者”，它們在星係形成、能量傳遞等方麵也扮演著重要角色。我們將探討黑洞與暗物質、暗能量之間的潛在聯係，以及它們可能為我們揭示的宇宙奧秘。 結論：仰望星空，思考未來 《星塵的低語》並非意圖提供所有問題的答案，而是希望激發讀者提問的勇氣和探索的欲望。宇宙的奧秘如同繁星，無窮無盡，每一次的探索都隻是冰山一角。當我們仰望星空，我們看到的不僅僅是遙遠的星光，更是人類智慧的閃光，是生命在宇宙中頑強存在的見證。 本書的旅程，旨在培養讀者一種“宇宙思維”，讓我們跳齣狹隘的地球視角，用更廣闊的視野去理解我們所處的宏大圖景。希望您在閱讀過程中，能感受到科學探索的樂趣，點燃對未知的好奇，並最終在理解宇宙的同時，更深刻地認識我們自己。宇宙的低語，永不停息，它在等待著每一個願意傾聽的靈魂。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對時間和空間的概念一嚮抱有濃厚興趣的普通讀者，常常覺得那些理論物理的書籍要麼過於簡化以至於失去瞭深度，要麼過於專業以至於讓人望而卻步。然而，我手上的這本作品卻找到瞭一個近乎完美的平衡點。它在保持科學嚴謹性的同時，將敘事的節奏控製得如同一個經驗豐富的導遊，知道何時該放慢腳步細細品味風景，何時該加速衝過一片相對平坦的區域。書中對“因果律”的探討尤其精彩，作者非常耐心地解析瞭為什麼在某些極端物理條件下，我們習以為常的時間箭頭似乎可以被扭麯或失效。這種對基本物理定律的“刨根問底”精神，讓我對我們所感知的“當下”産生瞭全新的認識。它迫使我跳齣日常生活的綫性思維框架，去思考時間本身是否隻是一種我們感知上的幻覺，而宇宙的真實結構可能更加復雜和多變。這種閱讀體驗，是純粹的知識灌輸無法比擬的。

評分☆☆☆☆☆

這是一本令人眼前一亮的科普讀物，作者以極其生動且充滿激情的筆觸，帶領我們探索瞭宏大而深邃的物理學前沿。書中對引力、時空彎麯等概念的闡述，沒有采用那種枯燥乏味的教科書式講解，而是大量運用瞭生活化的類比和富有想象力的場景構建。我印象最深的是作者如何巧妙地將愛因斯坦的相對論核心思想融入到一個關於“係泊”的日常比喻中，讓那些原本晦澀難懂的公式和時空幾何，一下子變得觸手可及。閱讀過程中，我仿佛置身於一個由頂尖物理學傢主持的私人研討會上，他們不僅耐心解答瞭最基礎的問題，還能深入探討到一些極具爭議性的理論分支，比如量子引力的不同嘗試。這本書的結構編排也十分閤理，它不是簡單地羅列事實，而是像一部精心設計的探險地圖，引導讀者從牛頓的經典世界，一步步跨越到相對論的邊緣，最後纔謹慎地觸碰那些關於宇宙終極奧秘的猜測。整體而言，它成功地架設瞭一座知識的橋梁，讓普通讀者也能對宇宙的運作法則産生敬畏與好奇。

評分☆☆☆☆☆

我最近讀完的這本書，給我帶來瞭一種久違的心靈震撼，它不僅僅是一本關於理論物理的書籍，更像是一部充滿哲學思辨的文學作品。作者的敘事風格非常獨特，她似乎對人類認知的局限性有著深刻的體悟，並不斷地在文本中穿插對“我們真的瞭解真實嗎？”這類終極問題的探討。全書的語言極具畫麵感，特彆是描述黑洞視界邊緣的場景時，那種“光綫被吞噬，時間被拉伸至無限”的描述，讓人讀來不寒而栗，仿佛真的能感受到時空的撕裂感。與其他同類書籍不同的是，這本書對於理論的推導過程並不急於求成，而是將重點放在瞭“為什麼我們會這樣思考”的曆史脈絡上。它花瞭大量的篇幅來迴顧那些偉大物理學傢們是如何一步步突破思維定勢，如何從觀察到假設，再到建立模型。這種對思維過程的細緻描摹，使得閱讀體驗不再是單純的知識接收，而更像是一場與人類智慧賽跑的智力遊戲。對那些想在硬核科學外圍尋找更深層次思想滋養的讀者來說，這本書無疑是極佳的選擇。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我本來以為這是一本會讓我大呼“看不懂”的硬核科幻或技術手冊，但實際體驗完全齣乎我的意料。這本書的魅力在於其極其平易近人的“非技術性”。作者似乎天生就懂得如何避開那些讓初學者望而卻步的專業術語和復雜的數學推導。相反，她采用瞭大量類比和曆史軼事來構建她的論點。比如，她解釋某些高維空間概念時，用的是編織藝術中的“經緯綫”來做比方，非常直觀。更吸引我的是，這本書似乎對“可能性”與“現實”之間的灰色地帶特彆感興趣。它沒有給我們一個確定的答案，而是不斷地拋齣那些激發思考的悖論和思想實驗。讀完之後，你不會覺得自己掌握瞭某個精確的公式，但你一定會對宇宙中存在的那些我們尚未觸及的維度和機製産生一種強烈的求知欲。這本書的排版和插圖也十分考究，那些復古風格的星圖和概念圖，為本來就充滿想象力的內容增添瞭幾分古典美感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事功力堪稱一絕，它沒有將重點放在如何“實現”某種超凡物理現象，而是更側重於探討這些概念在現有物理框架下的“邏輯邊界”和“理論可行性”。作者的文筆極其老練，仿佛在用一種散文詩般的語調，描繪著宇宙運行的宏大藍圖。我特彆欣賞它對“悖論”的處理方式——它不是將悖論視為需要被立即解決的難題，而是將其視作推動理論進步的催化劑。例如，在討論如何維持一個穩定蟲洞所需的負能量密度時，作者並沒有直接給齣一個令人失望的結論，而是巧妙地將話題引嚮瞭量子真空的能量漲落，這使得原本聽起來像是科幻小說的內容，立刻獲得瞭堅實的理論土壤。整本書讀下來，感覺像經曆瞭一場智力上的漫長攀登，雖然過程中有幾次需要停下來迴顧之前的章節以確保理解到位，但最終登頂時所見的視野，是極其開闊且令人滿足的。它成功地激發瞭我對理論物理更深層次學習的渴望。

評分☆☆☆☆☆

我買此類書是興趣，瞭解一下。讀初三的兒子喜歡看，他看得比我快，理解力強多瞭。

評分☆☆☆☆☆

我買此類書是興趣，瞭解一下。讀初三的兒子喜歡看，他看得比我快，理解力強多瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝訂比較個性，挺喜歡的，內容也比較通俗易懂，中學畢業生就能看懂絕大多數內容。

評分☆☆☆☆☆

很好！很滿意！

評分☆☆☆☆☆

很好！很滿意！

評分☆☆☆☆☆

好書，很有意思

評分☆☆☆☆☆

喜歡這種有公式的科普風格，那種完全不用公式的科普書有迎閤大眾之嫌。

評分☆☆☆☆☆

我買此類書是興趣，瞭解一下。讀初三的兒子喜歡看，他看得比我快，理解力強多瞭。

評分☆☆☆☆☆

很好！很滿意！