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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