史蒂芬·霍金暢銷一千萬冊的巨著《時間簡史》把這位輝煌的理論物理學家的觀念帶進了**的千家萬戶。在這次新的出版盛事中，霍金又給我們送來了插圖豐富的續篇。
本書是《時間簡史》的姊妹篇，是每位想理解自身棲居宇宙人士的**著作。在這部書中，霍金把我們帶到理論物理的*前沿，真理在那裡甚至比幻想*令人眼花繚亂，他利用通俗的語言解釋制約我們宇宙的原理。

史蒂芬·霍金暢銷一千萬冊的巨著《時間簡史》把這位輝煌的理論物理 學家的觀念帶進了全球的千家萬戶。在這次新的出版盛事中，霍金又給我們 送來了插圖豐富的續篇。這部新書將闡釋在自備受贊譽的第一部著作首版以 來的歲月裡重要突破的神秘。 我們時代最富有影響的思想家之一，史蒂芬·霍金是—位智慧的偶像。 他的思想富有創見充滿靈感，他的表達清澈明晰妙語如珠。在這部新書中， 霍金把我們帶到理論物理的最前沿，真理在那裡甚至比幻想更令人眼花繚亂 。他利用通俗的語言解釋制約我們宇宙的原理。 霍金教授和許多理論物理學家一道，正在尋求科學的最神聖的聖杯，那 是謎一般的處於宇宙內核的萬物理論。他以慣有的平易幽默的風格，引導我 們走向探索宇宙秘密的征途，從超對稱到超引力，從量子理論到M理論，從 全息論到對偶論。他把我們領到科學的處女地，超弦理論和P膜也許是解開 這個迷惑的最後線索。而且他還讓我們見證他最激動人心的智慧探險，即“ 把愛因斯坦的廣義相對論和費恩曼的多重歷史思想結合成能描述發生在宇宙 中的一切的完備的統—理論”。 霍金教授以他獨特的熱情，邀請我們一道作非凡的時空遨遊。這個旅程 借大量彩色繽紛插圖之助而變幻成超現實的奇境。在這個奇境裡，粒子、膜 和弦作十一維運動，黑洞蒸發並且和它攜帶的秘密同歸於盡，我們宇宙創生 的種子隻不過是一個微小的硬果。 《果殼中的宇宙》是每位想理解自身棲居宇宙人士的必讀著作。正如其 姐妹篇《時間簡史》一樣，它讓我們分享科學家們在宇宙敞開其秘密時感受 到的激動。

《果殼中的宇宙》
前言
第一章 相對論簡史
第二章 時間的形狀
第三章 果殼中的宇宙
第四章 預言未來
第五章 護衛過去
第六章 我們的未來？“星際航行”可以嗎？
第七章 膜的新奇世界

時間旅行視界和黑洞視界很相像。黑洞視界由剛好不落入黑洞的光線形 成，而時間旅行視界由與自身相遇的光線的邊緣形成。我把以下作為我稱作 時間機器的有限生成視界的判據，也就是全部從一個界區域出現的光線形成 的視界。換言之，它們不是起源於無限處或奇點處，而是起源於包含時間圈 環的有限區域，這是我們**文明正要創造的那一類區域。
我們采用這個定義作為時間機器的基點，有利於使用彭羅斯和我在研究 奇點和黑洞時發展的技巧。我甚至不用愛因斯坦方程就能證明，一般來講， 一個有限生成視界包含一根實際上和自身相遇的光線——也就是一根不斷地 返回到同一點的光線。光線每繞一圈就被藍移一次，這樣像就越變越藍。光 脈衝的波峰越來越擁擠，而光線用來繞一圈的時間間隔越來越短。事實上， 以光粒子自身的時間測度來定義，它隻有有限的歷史，即使它在有限的區域 內不斷轉圈而且不撞到曲率奇點上去。
人們也許不在乎光粒子是否在有限的時間內完成其歷史。但是我還能證 明存在以低於光速運動的並且隻有有限持續時間的路徑。這些可以是一些被 陷落在視界之前的有限區域中的觀察者的歷史，他們越來越快地繞著圈子， 並在有限的時間裡達到光速。這樣，如果在飛碟中的一名美艷的外星人邀你 進入她的時間機器，小心止步。你也許會落入其中的一個僅有有限持續時間 的重復歷史的陷阱中去(圖5.9)。
這些結果與愛因斯坦方程無關，但是隻依賴於在有限區域中時空卷曲產 生時間圈環的方式。然而，現在我們可以詰問，**文明必須使用何種物質 去卷曲時空，以建成一臺有限尺度的時間機器。它能處處均有正的能量密度 ，正如在我早先描述過的宇宙弦時空中那樣嗎?宇宙弦時空不滿足我的時間 圈環在有限區域中出現的要求。然而人們會以為這僅僅是因為宇宙弦是無限 長的。他也許會想像用有限長宇宙弦圈環建造一個有限時間機器，而且處處 能量密度為正。使像基帕這樣想回到過去的人失望是很遺憾的事，可惜在處 處能量密度為正的條件下，這是實現不了的。我能證明，你需要負的能量纔 能建造有限時間機器。
在經典理論中能量密度總是正的，這樣在這個水平上有限尺度的時間機 器就被排除了。然而，在半經典理論中情形就不同了。在半經典理論中人們 認為物質行為受量子理淪制約，而時空是很好定義並且是經典的。正如我們 已經看到的，量子理論的不確定性原理意味著，場甚至在表觀上空虛的空間 中也總是上下起伏，並且具有無窮的能量密度。這樣，為了得到我們在宇宙 中觀察到的有限的能量密度，人們必須減去一個無限大的量。這一減除可以 使能量密度至少在局部上為負。甚至在平坦空間中，人們能找到能量密度在 局部為負的量子態，雖然其總能量是正的。人們也許極想知道，這些負值究 竟能否使時空以適當的方式卷曲從而建造有限時間機器。但是它們似乎理當 如此。正如我們在第四章中看到的，量子起伏意味著甚至表觀上空虛的空間 也充滿了虛粒子對，它們同時出現，相互分開，然後回到一起並相互湮滅( 圖5.10)。虛粒子對的一個成員將具有正能量，而另一成員負能量。當一個 黑洞存在時，負能量成員能夠落進，而正能量成員能逃向無限遠，它在那裡 作為從黑洞攜帶走正能量的輻射而出現。負能粒子的落進引起黑洞損失質量 並慢慢蒸發，其視界的尺度在縮小(圖5.11)。
具有正能量密度的通常物質具有吸引引力效應，而且彎曲時空，使光線 向相互方向彎折——正如同在第二章中橡皮膜上的球總是使小滾珠往它滾去 而從不往外滾開一樣。
這意味著黑洞視界面積隻能隨時間增大，而決不縮小。為了使黑洞視界 的尺度縮小，視界上的能量密度必須是負的並且彎曲時空使得光線相互發散 開去。這是在我女兒出生後不久上床時**意識到的。我除了告訴你我有外 孫外，不願意說這發生於多久以前。
黑洞的蒸發表明在量子水平上能量密度有時可以是負的並且在建造時間 機器需要的方向上彎曲時空。這樣我們可以想像，某一****的文明能將 事情安排妥當，使能量密度足夠負，從而形成諸如空間飛船那樣的宏觀物體 能利用的時間機器。然而，在黑洞視界和時間機器視界之間有一重要差別。
前者是由一直不斷前進的光線組成，而後者包含有不斷轉圈的閉合光線。一 個沿著這種閉合軌道運動的虛粒子會不斷重復地把它基態能量帶回到同一點 。因此，人們可以預料，在視界——也就是時間機器的邊界上的能量密度是 無限的。時間機器是人們可以旅行到過去的區域。在一些簡單得可做準確計 算的背景中的直截明了的計算中，這一點得到了證實。這表明穿過視界進入 時間機器的人或者空間探測器會被輻射爆所毀滅(圖5.12)。這樣，就時間旅 行而言未來是黑暗的——或者毋寧說是令人眩目的白? 物體的能量密度依它所處的態而定，所以**的文明也許可以把不斷圍 繞一個閉合圈環運動的虛粒子“逐出”或取掉，使得時間機器邊界上的能量 密度變成有限的。然而，這樣的時間機器是否穩定仍然不清楚：*小的擾動 ，譬如某人穿過視界進入該時間機器，可能激活了循環的虛粒子並引發閃電 。這是一個物理學家應該能自由討論而不被嘲笑的問題。即便結果是時間旅 行不可能，我們也理解了為何如此，而這一點是重要。
為了確定地回答這個問題，我們不僅需要考慮物質場的，而且也要考慮 時空本身的量子起伏。人們也許預料到，這些會引起光線的軌跡以及整個時 序慨念上的朦矓模糊。的確，因為時空的量子起伏意味著視界不是準確定義 的，人們可以把來自黑洞的輻射認為是洩漏。因為我們還沒有量子引力的完 整理論，很難說時空起伏的效應應是怎樣的。盡管如此，我們能指望從在第 三章中描述的費因曼對歷史求和中得到一些提示。
P143-147