都筑卓司著的《时间的奥秘（从时间隧道到霍金）》在‘时间’的题目下包容了物理学的许多前沿课题，语言通俗，幽默风趣，引人入胜。对于激发青少年对科学的兴趣，普及科学，一定会起较大的作用。

本书介绍了相当多的在物理学前沿领域的科学家（有的甚至是杰出的科学家）的观点，但是，其中的一些并没有被实践证实，也没有被其他科学家接受。

都筑卓司著的《时间的奥秘（从时间隧道到霍金）》以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。

第一章 时间机器的研究

 超越空想

 窥视未来

 到未来去

 因果律怎么样了？

 ‘前进好说，倒退可怕’

 侵入过去的困难

 梦想成真？

 利用蛀洞

 神秘的蛀洞

 无人能解的谜

 借助于古人回到过去

第二章 时间停止

 黑洞之花开遍宇宙

 奇怪的地平线

 时间与空间对换

 各种各样的黑洞

 为什么能观测到黑洞？

 黑洞的形成过程

 脐带般的蛀洞

第三章 宇宙中最短的时间

 宇宙的模型

 膨胀的宇宙

 最初发生过大爆炸？

 宇宙中最短的时间？

 从不可思议的高温开始

 超光速的急剧成长！

 为什么暴涨？

 暴涨之后

 最初存在过相互作用？

 还剩两种力

 爱因斯坦的宿愿

 匆匆忙忙的描述

第四章 一切均从量子力学的时间开始

 不确定性原理

 确确实实的理由

 介子的魔力

 从“无”开始的大膨胀是怎样发生的？

 黑洞的蒸发

 抑制病魔的气力

 真空中产生的磁石

 只有反粒子被吞没

 膨胀结束后的宇宙

 特小黑洞到哪里去了？

 宇宙的结局

第五章 霍金的虚时间

 奇点是什么

 奇点真的存在吗？

 霍金的思想

 路径积分指出光的路线

 为了消除奇点

 大爆炸之前的虚数时间

 不曾存在的东西

 实数就是一切

 五花八门的解释

 四维的勾股定理

 奇点的消除

 时间是虚的吗？

 虚时间引发大爆炸！

第六章 霍金的逆转时间

 重新认识时间

 心灵的时间

 自然界趋向平衡

 普里戈津的时间

 “天增岁月人增寿，还是过去

 好啊”

 修正思路的霍金

 收缩宇宙的熵

 巨大的矛盾

 时间的逆转是怎么回事？

 时间是对称的吗？

第七章 永恒(？)的时间

 出现了‘超弦’

 26维

 6维是在哪里消失的？

 玻色子与费米子

 ‘超对称粒子’

 影子世界

 字宙里充满了负能电子！

 宇宙整体就是个大黑洞

 到其它世界去

 奇怪的蛀洞

 没有终结的终结

后记

中译本责编的话

无人能解的谜

在这里将碰上读者朋友们早已经准备好的最大难题。经历过1998年的人物，很可能会出现在1993年的地球上，这是《物理评论通讯》所刊论文的观点。如果真是这样，此人将遇到五年前的自己。

‘原来五年前的自己是那样年轻啊，还带点幼稚呢’一边感慨一边看，这没什么不可以的。可是，人总有自己的好恶，‘不愿意从一旁看自己，受不了’。边说边一刀子捅过去的话，会发生什么事情？

这正是用时间机器回到过去旅行时碰到的最难解答的问题，无论怎样考虑都无法避开矛盾，就连科幻小说作家们也挠头的问题。那么基普·索恩的论文里是怎么写的呢？

遗憾的是，关于这一点什么也没写。既然一边说能使人类通过的蛀洞并不全是胡说八道，而另一边对因果律的破坏却一句也没有触及，也许不去触及是理所当然的吧……笔者的看法如此。多么聪明睿智的物理学家、哲学家、思想家都无法回答。

‘请告诉我，如果把幼年的自己或自己的祖先杀死的话，现在的自己会怎样？’提这种问题本身就是不讲理，强求没有的东西，跟哭闹着要求把月亮摘给他的孩子一样。

如此，作为时间机器存在的问题‘返回过去把幼时的自己杀死的话会出现什么情况’这个矛盾总是遭到人们的指责。其实，总以‘时间的旅行者’自居也是片面的想法。

被遇到的一方，即留在过去的，也是‘自己’。旅行者一方的自己也许立刻会意识到那就是幼时的我，幼时的自己一方也许不会想到年老的我（或长大的我）又回来了。原因是，幼时的自己还不知道时间机器，因此做梦也不会想到多少年后的自己会出现在那里。

在有关时间机器的幻想小说里，总是把进行时间旅行的自己作为第一人称（或主人公），所以，遇到的孩提时代的自己只不过是个客体（对象物）。虽然可以自由地联想‘小时候真可爱啊’，但是这其中难道多少没有些不公平的地方吗？

因为是两位自己同时登场，进行思考的自己的肉体同时分成了两个，灵魂必然附着在双方身上。当然，随着年龄的增长，喜好、判断力及其他方面等会发生变化，不过人的本质——只要不是丧失全部记忆——总不会变得面目全非。所以说灵魂同时附在两位的身体上控制言行等各方面，奇怪的事态发生了。．在那里，同为自己的大人与孩子擦肩而过时自己用哪一方的眼睛看对方呢？道理上讲哪一方的眼睛都是自己的，如果想说句‘今天天气真好’等寒喧一下的话，也可算做是自言自语一类。如果大人一方为研究逻辑体系而将小孩杀死的话，结局是自己把刀刺进了自己的身上，这或许也叫自杀……。虽然在感情上是自杀，可是把刀刺出去的大人在那一瞬间会如何呢？因为发生了自己在童年时代被杀害的事实，所以他忽地消失了。你看，又碰上先前的那个矛盾了。

但是，如果是孩子杀了大人的话，那一瞬间什么也没有发生，虽然那个孩子背负上了后来将遭人杀害的命运……。再说如果被人当场发现，被以杀人罪起诉投进监狱的话，此人的生涯就将与原来发生显著的不同。

“时间到底是什么？”如果你这样问别人，多半会得到“你真是闲得没事干了”之类的回答，就此不了了之。可以说，时间之类的东西并不是人们每时每刻都在认真思考的对象。日复一日不就是时间吗？被时间所迫每天忙得不可开交。大概这就是多数人的感觉。

尽管时间已成为与我们密切不可分离的物理量，但是单独地分析它并把它客观化却十分困难。时间同长度、质量一样也是物理的基本量，但是我们看不见它，也不像力或温度那样通过与身体的接触而感知。况且时间本身很少成为自然科学的主要角色，总是安于充当变量或参数之类的配角。这些或许就是时间的特征。

物理学所研究的量，如重量、动量、能量、电量都是作为研究对象的物体所具有的特性，唯独时间是人类与自然现象融洽地共有的属性，而且只能沿着一定的方向经过。留意思索一下，它真是个奇妙的东西。

相对论使我们对时间的看法有了一些变化。而从远古持续到遥远的将来这种‘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

伽莫夫是预言了大爆炸的伟大科学家，同时他又是一位创作了众多的科幻作品的艺术家。科学家应该是用严谨的目光看待自然界的一种人，似乎与艺术家在性格上相去甚远。艺术家是‘给大众带来快乐的人，（根据辞典的解释），而科学家则是在获取知识的过程中自身感受到快乐的人。所以，我们或许应该把伽莫夫看作是将人类在研究自然的过程中的浪漫介绍给广大读者的人。

作为本书主题的时间的奥秘就是从宇宙说起的大浪漫话题。也许有人会觉得浪漫固然精彩，但是它不应属于科学的范畴之内。的确，如果科学只包括那些已经得到确证的东西，那么在本书所涉及的内容里包括了浪漫的、甚至永远属于浪漫范畴的部分。“我不接受这些含糊不清的东西”——这样的意见本身也称得上是一种观点。

如果按照这种观点对科学进行严格规定，那么微观世界的量子力学与宏观世界的相对论、还有很可能存在于宇宙空间中——特别是天鹅座X－1——的黑洞等大概算得上是真正的科学。

科学与浪漫的界限是很难划分的。大小只相当于一块方糖却重达数亿吨的高密度物质在30年前仅仅是空想，至于由这种物质形成的星体将把光吞没进去……简直如同天方夜谭，然而现在科学家们已经开始着手对中子星以及黑洞进行探索，浪漫已经超出它的固有疆界进入了科学的领域之中。象这样起源于好奇心、脱离常识的东西最终作为真实得到承认的事例在科学史上不胜枚举。

特别是在以时间为主题的本书中，最令人感到奇妙的是虚时间。如同正文中所介绍的，当我们设定四维时空间并且“一本正经”地将勾股定理沿用过来的话，时间轴就成了虚轴ict，霍金利用虚时间避开了在大爆炸及大塌缩中所出现的奇点。那么，如果说宇宙诞生时为虚时间、现在为实时间的话，它们之间的界限在哪里呢？到底是在哪一瞬间由虚转实的呢？十分遗憾，霍金没有给出答案。

也有的学者认为我们现在的时间就是个虚数，这种观点非常有趣。与眼见为实的长度、宽度等不同，人类只能感觉到其‘经过，的时间在数学上是个虚数。这种超脱凡俗（应该说超脱实数）的思维本身就称得上是一种罗曼蒂克。

诞生于本世纪初的量子力学和相对论都是打破了旧观点的震惊世界的理论，它们的可靠性已经经受住了考验。量子力学成了今天微电子技术的不可缺少的基石，它早已突破了仅仅作为一种学术理论存在的意义，依据用量子力学计算出的电子的各种运动形态，人类生产出了各种日常生活中必不可少的产品。量子力学和相对论都是科学史上的大革命。

宇宙从诞生到现在已经度过了一百五六十亿年的时间。有关宇宙的框架，科学家们正在努力地用相对论和量子力学来进行解释。  本书介绍了这些前沿的课题，笔者在感到这些说法有道理的同时，在自己的脑海里也不时出现“真是这样的吗？”之类的疑问。

相对论和量子力学都是在快到公元2000午时由擅长思考的叫做人类的生物所创立的科学，它们的精彩和伟大不容怀疑。但是，靠它们就能解释长达100多亿年的宇宙历史吗？

人类的历史还将持续多久？或许终将会有灭亡的一天。但是至少在21世纪、22世纪或今后相当长的时间里，人类文明将持续下去，这一点应该没有问题。

我们正在试图用20世纪的相对论和量子力学来解释一切，这实质上意味着将来不会再出现比它们更完美的基础理论，果真如此吗？19世纪的人无论如何也不曾想过相对论和量子力学，依此类推，将来的人一定会创建开拓出我们今天无法预料的‘什么’。难道相对论和量子力学已经使基础理论达到了完美无缺的程度、剩下的只是如何运用的问题了吗？……

从当今的物理学的实际情况来分析，量子力学和相对论不应该是基础理论的终点。我们承认它们的伟大并不等于认为它们已经到了登峰造极、无出其右的程度。

然而目前我们只能使用已有的武器去解释自然界，本书的目的就是想介绍这些努力的来龙去脉。虽然笔者无法预测，兴许在100年或200年后的将来，人类会发现更为基本的原理并对宇宙作出与今天完全不同的解释。在大自然面前，人类必须永远抱着谦逊的态度。