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编者序：调侃时间3

本书阅读导航12

第1章 霍金与《时间简史》16

1．霍金：有史以来最杰出的科学家之一16

2．霍金的作品：从《时间简史》到《果壳中的宇宙》18

3．量子宇宙论：霍金讲述宇宙的由来20

第2章 狭义相对论24

1．爱因斯坦：20世纪最伟大的物理学家24

2．光速：亘古不变的速度26

3．永恒不变：绝对时间与绝对空间28

4．绝对空间：一直在找却没有找到的空间30

5．爱因斯坦之前的解释：运动中的物体长度会缩小32

6．光速不变原理：爱因斯坦的破空之解34

7．相对性原理：伽俐略提出的相对论36

8．四维：时间与空间的集合40

9．何谓同时：同时也是相对的42

10．钟表变慢：光速恒定带来的奇特现象之一44

11．测定值会缩小：光速恒定带来的奇特现象之二46

12．验证时间变慢：穿过大气层的中微子流48

13．再度相逢时谁更年轻：双子吊诡之谜50

14．男孩更年轻：双子吊诡的解答52

专题 水桶实验：牛顿寻找的绝对空间54

第3章 广义相对论58

1．改写重力法则：爱因斯坦提出广义相对论58

2．加速度与重力：爱因斯坦将两个问题合二为一60

专题 望远镜：伽俐略的伟大发明62

3．等价原理：重量不同的物体为什么同时落地64

4．光线折射：重力的作用66

5．时空的弯曲：时空并非是平坦的68

专题 时空的涟漪：一种不寻常的涟漪70

6．重力透镜：光线因重力而弯曲的现象72

7．疲惫的光芒：光线因重力而变慢74

8．黑洞是什么：证明黑洞存在78

9．时间冻结：黑洞周围的时间停止了80

10．黑洞里面是什么：奇异点与宇宙检阅官82

11．黑洞的形成：星球重力崩坏的结果84

第4章 霍金的宇宙学说88

1．爱因斯坦的挑战：对宇宙原理的革命88

2．封闭的宇宙：宇宙是有限的90

3．银河渐远：银河系在不断扩大92

4．宇宙膨胀：关于宇宙的新思维94

5．两种观点：恒常宇宙论与膨胀宇宙论96

6．宇宙背景辐射：新的发现98

7．高温：宇宙创始时的状态100

8．大爆炸：宇宙的起源102

9．膨胀的限度：膨胀会永远持续吗104

10．两种空间：封闭空间与开放空间106

11．大爆炸的困惑：不能解决的困难108

12．通货式膨胀：宇宙起源的比喻112

第5章 时间之矢116

1．时间之矢：时间的单一方向性116

2．普遍的物理法则：时间不会从过去流向未来118

3．硬币实验：过去和未来的区别120

4．时间本质：时间是一种可能性的流逝122

5．硬币试验的发现：熵增大法则124

6．两种状态：宏观状态与微观状态126

7．玻尔兹曼：深受哲学困扰的物理学家128

8．不同的时间之矢：宇宙论的时间之矢130

专题 意识中的时间：我们如何觉察时间132

9．时间指向的标志：熵增大与宇宙创始134

10．宇宙创始状态：宇宙膨胀与收缩136

专题 生物赖负熵为生：薛定谔与负熵138

11．进化的起源：宇宙的起点140

12．彭罗斯的假说：用奇异点区分过去和未来142

第6章 时间机器146

1．真的可能吗：神奇的时间机器146

2．封闭的时间轴：时间的特质148

3．旋转黑洞：另一种黑洞150

4．时光隧道：连接平行宇宙的通道154

5．虫洞：连接时间的隧道156

6．使用虫洞：时光机器的制造原理158

7．宇宙绳：宇宙中的绳状能源群160

8．能源的最低状态：真空的互相转换162

9．缺口：宇宙绳周围的时空164

10．使用宇宙绳：制造时光机器166

11．保存历史：霍金关于历史保存的假说170

12．反粒子：朝过去行走的粒子172

13．使用反物质：相对生成与相对消灭174

14．终极答案：回答“时光机器可能吗”176

附录一：我们如何感受时间与空间178

附录二：不可不知的科学家180

附录三：不可不知的物理名词184