PDF《第一章 时间机器的研究》

性质'

令人不得不承认:时间是与众不同的.所谓远古,它从何 时开始?所谓将来,又到何时终结?还是像蓝色的天空一样漫无边际?把 时间当作主角去思考时,很自然地会产生这些疑问.思索的结局将落到宇 宙的创生及终结这类问题上去. 宇宙有过开始吗?如果有的话,它是什么呢?……这类疑问给我们在 日常生活中有些疲倦的大脑带来了既突然又新鲜的感觉.每天被工作、考试(对于学生)所逼迫的我们从凡俗世界超脱出来,置身于这样非现实的 思索中去也许没有什么不好.忙忙碌碌中的欢喜或伤悲与巨大的宇宙和永 恒的时间相比较,实在微不足道. 特别是近几年来,坐轮椅的物理学家斯蒂芬・霍金发表了他精妙的学 说,并且于

1985 年及

1990 年来日本讲学,1991 年初夏又再次应邀访日. 非专业的人们对宇宙论的关心也因此日益高涨,早期宇宙到底是什么,等 待黑洞的命运又是什么……,他的讲演引起了大家极大的兴趣.他的论文 更是将

20 世纪初诞生的相对论与量子力学这两大理论漂亮地结合在了一 起. 本书以前文所提到的时间这个奇妙的概念(?)为主题,主要追溯了 物理学的最新发展.所谓时间绝非简单,它有各种各样的表现方式:人类 意识到的时间、天文时间、生物时间、宇宙时间、虚时间等等,如此分类 可谓数不胜数.笔者选择了读者最关心的七个话题写成本书. 对于深入的理解,相对论与量子力学当然是不可缺少的.如果从正面 涉及这些内容,就离不开复杂的数学.本书的目的不是去进行专业研究, 例如时间的前与后是什么状态?而是,解答这些问题时如果涉及到宇宙的 话,就对宇宙进行通俗易懂的说明,这才是本书的目的.有关相对论与量 子力学的读物在蓝皮丛书中已出版过很多册,读者可参考那些书籍. 宇宙究竟是什么?它怎样创生?面向带有这类疑问的非专业读者,尽 可能直观地通过大家熟悉的事例进行说明.因此不得不牺牲掉严谨的、定 量的内容. 不准确的语言没有意义 ――我认为这是专家的傲慢.各位 读者在不知不觉中明白其要点,或者多少能有些那样的感觉的话,本书的 目的也就达到了. 最后,在本书的执笔过程中,得到了讲谈社的末武亲一郎先生的大力 帮助,谨致衷心的谢意. 都筑卓司

1991 年初夏

第一章 时间机器的研究 超越空想 在古希腊神话中,宇宙之神宙斯把关有各种邪恶的盒子交给了人类最 初的女性潘朵拉,结果是贪欲、虚荣等邪恶从盒子里飞出来污染了人类世 界,最后只有希望留在了潘朵拉的盒子里. 人类拥有丰富的想像力,自古以来不断产生着无穷无尽的愿望并将其 变成现实.想飞上天空,就发明了飞机;

想探知深海,就发明了潜水艇;

为延长寿命,研究出各种医药;

为窥视肉眼看不见的天体,造出了各种射 电或 X 射线望远镜;

1969 年,人类登上了月球;

到今天已经进入了普通百 姓也能乘坐火箭进行宇宙飞行的时代. 但是, 今儿到

18 世纪去闲逛一遭怎么样? 去瞧一眼明年的样子 之类的愿望像仍然锁在潘朵拉盒子里的希望一样,至今仍未实现.换句话 说,时间机器与永动机和长生不老药一样,仅仅是幻想的故事. 然而,幻想故事也各有不同,是像长生不老药那样无法实现呢?还是 从原理上讲(从物理学的立场出发)存在可能,也许能成为现实呢?大家 一定对此很感兴趣.第一次把这种兴趣写进小说的是英国作家赫伯特・乔治・威尔斯(1866―1946).为什么在空间里可以前后左右自由地移动, 而在时间里就不行呢?作为小说主人公的发明家解开了这个谜,发明了能 穿越时间旅行的机器,开始了前往未来世界的旅行.这就是威尔斯的《时 间机器》一书的概要.威尔斯本人经过苦读曾获得理学学士学位,决不是 对科学一无所知之辈. 图1―1 要飞上天去…… 莱特兄弟正在研究飞行的原理 但是,威尔斯的小说所描述的是