以上几个理论研究成果，物理学界虽然对它允许时空旅行的这些非正常解（pathological solution）不一定接受，所以，基于爱因斯坦场方程所预言的黑洞、引力波和时空奇点都已被证明确实存在，这后来被命名为“NUT真空解（NUT vacuum）”（以三位作者的首字母命名）。到蒂普勒的理论提出的时侯，物理学家E·纽曼和他的两名助手在1963年也发现了一个允许时空旅行的爱因斯坦场方程解[]，这通常被称为“蒂普勒柱体（Tipler Cylinders）”。在蒂普勒之前，Tipler认为一根有限长度并接近光速旋转的柱体也可能成为时间机器，对旧解进行重新分析后，它就不会是时间机器。[]

1974年物理学家Frank J. Tipler在一篇论文中重新提到斯托库姆的解[]，事实上科幻中时空旅行之物理学历史理论背景分析研…九回时间旅行剧情。如果柱体长度有限，物理学家从来就认为宇宙间不存在无限长的东西：他们猜测（但没有证明），这意味着这根无限长柱体能够起着时间机器的作用。但是，它允许出现连接两个时空的闭合类时间曲线，这样一个场将会违反因果律，得出了一根快速旋转而又无限长的柱体的重力场，荷兰物理学家J. van stockum就已从爱因斯坦场方程中得到一个解[]，1937年，但并没有呈现出转动[]。

哥德尔并不是第一个从场方程中找到允许时空旅行解的人，宇宙正在膨胀，相反，但在实验中并没有宇宙尘埃和气体有任何转动，那就是他假定宇宙中的气体和尘埃缓慢转动，科幻。物理学家后来在哥德尔宇宙中找到了不足，因果性问题此后一度成为物理学的争论焦点，在这个世界中回到过去旅行（或者影响过去）都是有可能的。

哥德尔的解一公布就受到很大关注，Q在P之先。即理论上，那么也可以说，就存在一条连接P和Q的闭合类时曲线，而且P在Q之先，如果P和Q是物质的一条世界线上的任何两点，也存在封闭的类时曲线。特别是，它们永远不会再与它前面的任何一点相接近；但是，哥德尔对 “时空旅行”进行了表述[] ：在这个解中的每一条物质线都是一条无穷长的闭合曲线，宇宙以不变的角速度绕着一个固定的坐标系旋转。在这个构想前提下，在这个模型中，它是一个比其他已知的解都复杂的精确解。这个解把宇宙中的整个物质看作是不可压缩的理想流体物质，他为爱因斯坦引力场方程给出了一个新解，哥德尔的偶然客串却得到了意想不到的结论。

他在《爱因斯坦引力场方程一类新宇宙论解的一例》[]中宣称，可是，写一篇关于广义相对论的论文对他而言也算是重操旧业了，一开始学习的却是物理学，但他早年在维也纳大学上大学时，哥德尔应邀为著名的《在世哲学家文库》（Library of Living Philosophers）中的“爱因斯坦卷”撰文以作纪念。哥德尔向来以数学家的身份名于世，作为爱因斯坦晚年私交甚好的朋友，逢爱因斯坦70岁诞辰，这一年的3月14日，它允许时间旅行。

事情的起因颇具偶然性，这后被称作“哥德尔宇宙”。从理论上而言，描述了一个旋转但既不膨胀也不收缩的全宇宙，哥德尔（Kurt Gödel 1906—1978）发现一个爱因斯坦场方程的解，它们中没有一篇提及时间。[]

三、爱因斯坦场方程1949年，结果让人惊讶——即便是在狭义相对论已经发表了四年之后——关于第四维的解释，但是，以便一般的非专业读者能理解它”。这次竞赛吸引了来自世界各地大量立论严肃的文章，主题是 “给第四维的最佳通俗解释”。竞赛的规则是“用2500个单词的文章来阐明第四维的意义，悬赏500美元，《科学美国人》发起一次独特的竞赛，在当时也没有引起很大关注。

稍后一年，他的思想世界被彻底颠覆了，当一位球形勋爵把他带往三维国度一游之后，可某一天，从未打算向任何权威发起挑战，但其实他性格本份，正方形先生偶尔会自以为是一下，犯者会被施以极刑，讨论第三维是被严厉禁止的，学历。最主要的是，主教是圆圈，贵族是多边形，女人是线条，这里等级森严，他身处一个专制的二维国度，是这方面当之无愧的代表作。小说的主人公是一位正方形先生，阿伯特（E. A. Abbott）在1884年写的《平面国——正方形在多维中的传奇故事》（Flatland: a romance of many dimensions），其它科幻作家也纷纷创作和多维相关的作品，电影《异次元杀阵ⅠⅡ》（Cube : Hypercube ⅠⅡ 1997年 2002年）讲的则是一群人迷失在超正方体中的故事。

与欣顿同时期，另外，其中最著名的是《他造了一所变形屋》（And He Built A Crooked House 1940)和《光荣之路》（Glory Road 1963)。而电视系列剧《胡博士》（Doctor Who ）中的时间机器其实就是一个超正方体，罗伯特·海因莱茵[]有不少作品和超立方体有关的，它曾出现在达利著名的油画《基督的超立方体》中。后来的很多科幻作品中都涉及到超正方体，也叫欣顿立方体），他还花去很多年的时间设计出一个能让人们从中“看见”第四维的“超正方体”（tesseract，除了撰写出一系列和第四维相关的文章和一部科幻小说《科学冒险故事》，第四维成为一个很时髦的话题。

英国数学家查尔斯·欣顿[]甚至终生致力于第四维的通俗化和形象化，积极培养公众对第四维的兴趣。在十九世纪末的几十年间，如《哈珀周报》、《大众科学月刊》甚至《科学》都不惜版面掺和进来，当时的一些流行杂志，第四维概念却因此在大众中开始广为流传开来。[]

为了满足公众对第四维的好奇心，也引来了一些评论家的嘲讽。然而，想知道Tipler。策尔纳对斯莱德通灵术的第四维解释并没有得到主要科学家团体的接受和认同，但总体而言，如著名物理学教授韦伯[] 、费希纳[]、莱比锡大学的著名心理学、哲学教授冯特[]和数学教授施伯纳（ W· Scheibner）。整个事件在当时倍受关注，认为一些自然界中原本不可能发生的事情可以被居住在第四维中幽灵变为现实。

涉入此事并参与控制试验的还包括一些当时大名鼎鼎的科学家，还有对斯莱德通灵术的解释，在三维世界中却很容易实现。在策尔纳1878年出版的《先验物理学》（Transcendental Physics ） 中，我不知道分析。在第四维中却是轻而易举的事情——就如同在二维情形下无法做到的事情，他那些本领在三维世界中无法想象，他认为斯莱德的特异功能实际证明了第四维的存在。因为，在对斯莱德的通灵术进行受控试验后，被著名天文学家策尔纳[]接见。策尔纳当时对数学上的四维概念很感兴趣，他辗转欧洲到达德国，并根据移民法被判处了三个月的劳役监禁。出狱后，斯莱德被判定有罪，在听取双方辩护之后，并随后在《泰晤士报》上发表揭露文章。

伦敦市治安法庭涉入此事，他当场指责斯莱德在表演过程中作弊，在一次降神会上，此种情形引得新当选为英国科学促进会特别委员会成员的兰基斯特教授（Pro. Lankester）大为不满，或是让物体在没有支撑的情况下漂浮在半空等等。斯莱德的表演在伦敦引起极大轰动，在两头拴在固定位置的绳索中间打结，如让两个没有断缝的木质环一个套进另一个，为很多名流举行降神会表演魔术，一位叫斯莱德（Henry Slade）的美国灵媒人士访问伦敦，关于高维理论的这种情形在稍后却被彻底改变。

1876年7月，不同寻常的是，抽象的数学符号使它远离普通大众。然而，是专属学术界的讨论对象，相比看物理学。德国著名的数学家亥姆霍兹（Hermannvon Helmholtz）就是它的积极宣扬者。这个理论一开始也如同绝大多数其它数学理论一样，它吸引了一些数学家们对多维空间的热情关注，在数学史上的意义不言而喻，所有这些空间其实都可以被自洽地明确定义。黎曼的这次演讲开拓了高维几何研究的新领域，主要内容是他对弯曲表面和多维空间所进行的探索和思考。黎曼认为，黎曼（G．F．B.Riemann 1826-1866）在德国格丁根大学作了一次就职演讲[]，它的发展过程乃至通俗化和形象化更是经历了一番有趣的过程。

1854年，早期第四维概念的产生并非凭空而出，但事实上，似乎就具有了超前的预见性，威尔斯在小说中把时间表述为第四维的思想，他早年的老师数学家闵可夫斯基随后用数学语言对这种绝对四维时空结构进行了描述。如此一来，爱因斯坦提出狭义相对论的统一时空观思想，第四维是时间。”

1905年，其中的三维是空间的三个平面，我们倾向于忽略这个事实。四维真的存在，“任何真实的物体在四个方向上都有外延：它必须有长度、宽度、厚度和时度。但因为人们的一个弱点，”这位时空旅行者继续说道，表达了他的第四维（four-dimension）观点：“很清楚，威尔斯借助主人公之口，它也为后来很多时空旅行类型的科幻作品所借用。

在小说开篇，依据的就是这个构想，神通广大的主人公造出一架机器在时间轴上来回穿梭的时候，著名的虫洞（Worm-hole）和翘曲飞行（Warp Drive）是其中影响最大的两种方式。

在众多的超空间旅行手段中，到达目的地后再在极短的时间内把其还原成原样，把物质转变成四处飞散的“迅子”，在“跃迁”时，它的最大速度不能超越光速。其次，根据物理学法则，看着旅行。“迅子”的速度无论怎么快，但仍然还存在的两个棘手问题。首先，假定超空间旅行的能量条件已被解决，即便像科幻小说中那样，对超空间旅行的现实可能性进行认真的探讨[]。他指出，这是一种“谁也没有侦测到过或见过的东西”。超空间旅行在阿西莫夫的小说中是一项人类在那些被“机器人三大法则”限制的机器人协助下完成的重要成果[]。

为了弥补超空间旅行在上述两方面存在的缺陷，太空飞船连带里面的人及其他物体会被转化成无质无形的“迅子”，“跃迁（transition）”是太空飞船在银河系进行超空间旅行的重要手段。这个过程中，在他著名的《基地系列》（Foundation series ）中[]，这通常被称为超空间旅行（Hyperspace drive or Hyperdrive）。

阿西莫夫在他的科普著作《寻访人类的太空之友》中，是从一个行星系统到另外一个行星系统的旅行，星际旅行范围从太阳系延伸到银河系甚至河外星系，极大地拓展了后来科幻小说家们在空间旅行上的想象力，倡议他们设计一枚能用炮弹把人送上月亮的大炮。凡尔纳在小说中对这枚大炮设计和发射细节的描述令人叹为观止。

阿西莫夫对超空间旅行进行了认真的设想，俱乐部的主席有了一个大胆的设想，为了安抚他们，这群炮弹技术方面的精英分子很快对和平时期的安宁生活感到厌倦，炮兵团的一群退伍军人在巴尔的摩成立了大炮俱乐部，关于星际旅行最直接的想象来自儒勒·凡尔纳的《从地球到月亮》(From the Earth to the Moon 1865)。小说讲述美国南北战争后，火星人在极短的时间就从火星到达了地球。

爱因斯坦相对论下的时空观，根据主人公无意间的亲眼目睹，但“飞行的秘密”指的无疑是已被火星人掌握的空间飞行技术。因为，“飞行的秘密”已经被发现了。尽管威尔斯在小说里没有明言，最让主人公难以置信的是，很快取得了惊人的成果，在原本攻势如潮的情形下突然全部灭亡。从浩劫中恢复过来的人类对火星人留下的机械装置进行了考查，攻击地球的火星人由于不能适应地球微生物，进行了一番惊心动魄的探险。

这一时期的科幻作品中，两人乘坐这个球体一起旅行到了月球，这种物质所带来的可能性毫无疑问非比寻常。小说中那位聪明的剧作家说服了科学家利用这种材料制作了一个球体，它具有能隔断地球引力的惊人性能。因此，但这种奇异材料却是“各种放射能”都“穿透不过”的，即无法阻挡地球引力，所有已知的物质对于地球引力都是“可透的”，描写一位科学家发明了一种奇异材料——据威尔斯的解释，关于星际旅行的想象主要局限于太阳系内的星体之间——通常是从地球旅行到其他星球。

在乔治·威尔斯的另一部著名小说《星际之战》（The War of the Worlds 1898)中，一直一个非常受关注的题材。在牛顿时空观下，并在该体系下对月亮进行一些探讨[]。他在小说中很认真地想象月亮上存在“月亮居民”。

乔治·威尔斯在《首先登上月球的人们》（The First Men in the Moon 1901)这部小说中，来表明他对哥白尼日心宇宙体系所持的赞同立场，而是利用小说的样式，主要目的不在传达他论著的文学性，就可以在其引领下去到月亮。

空间旅行在后来的幻想小说里，魔鬼就可以利用这个阴影作为阶梯到达月亮。你知道历史。而那些通晓通灵术能和魔鬼们打上交道的巫师——比如像小说主人公Duracotus的母亲，地球的锥形阴影触及月球，当发生月食——且必须是正食的时候，能旅行到月亮的魔鬼们居住在太阳照射下的地球阴影中，这让他完全能领悟这些内容。

开普勒作为一位天文学家，而Duracotus此前曾师从天文学家第谷·布拉赫学习过五年天文学，博学的魔鬼向他传授了关于月亮的的天文学知识，驼在魔鬼（Demon）身上旅行到月球的故事。旅途中，较早可以追溯到开普勒撰写的一本“另类”的天文学论著《梦》（Kepler’s Dream）[]。《梦》讲述了一个名叫Duracotus的年轻人跟随其母亲——一名女巫，自然也就不会产生时间佯谬了。

开普勒在书中想象，后者不允许改变历史，另一种则借鉴于后来的“诺维柯夫自洽原则”。前者改变历史却不产生佯谬，它们完全避开了时间佯谬的产生：一种直接借鉴于量子理论中的“多宇宙解释”，这些都属于回到过去的时空旅行故事的较传统演绎方式。

超空间旅行关于星际旅行的构想雏形，但其实都可以看作是“外祖父佯谬”的多版本延伸。如1980年代的电影《终结者》系列、《回到未来》系列就是这一类型的代表作品。不过，它们的故事情节虽然千差万别，很多科幻作品都是以此为“料”创作的，它却包含着极丰富的故事元素，但就科幻创作而言，“今日出门昨夜归”这样的时间佯谬的确令人棘手，1923年还曾发表过一首与时间佯谬有关的打油诗[]：

时空旅行科幻作品中回到过去的类型还有另外两种演绎方式，1923年还曾发表过一首与时间佯谬有关的打油诗[]：

从物理学或哲学角度而言，要完成这一任务，所以，你就不可能回到过去杀死你的（外）祖父，就会产生一个逻辑难题：如果没有你的出生，你也就不会出生。可如此一来，你父母两人中的某一位就不会出生，杀死你的（外）祖父，在你的（外）祖父和你的（外）祖母相遇之前，你于是选择通过时空旅行回到过去，你希望自己从来就没有来过这个世界，但是你又不想自杀，很大程度上归结于回到过去的时空旅行会遇到的一个逻辑难题——时间佯谬。它最极端的例子就是著名的“（外）祖父佯谬（grandfather paradox）”[]：假如你对自己的现状非常绝望，但它的那些把时间方向设置为回到过去的后来者却是后劲十足。很多优秀的时空旅行作品都来自这一类型。

今日出门昨夜归。

相对论阿是捷径

她的速度光难追。

一个女孩叫贝瑞

英国著名幽默杂志《笨拙》（Punch ），成为一个回到过去的时空旅行者。马克·吐温的这部小说在科幻中的影响远不及《时间机器》，时空旅行。发现自己回到了1300年前的亚瑟王朝，故事讲述主人公昏迷醒来后，马克·吐温发表小说《康州美国佬在亚瑟王朝》[]，被当作一个来自乌托邦的大傻瓜。

这种情形的出现，威尔斯追寻而至，主人公偷走了时间机器逃到1979年，则是一个幼稚的故事，寻找原著中那位未能归来的科学家的故事。而电影《一次又一次》(Time After Time, 1979年,1985年)，故事中主人公去到不同的时代，剧情。出现了多部借用原著中的时间旅行者或时间机器进行再创作的衍生作品。典型的是Egon Friedell创作于 1972年的小说《时间机器归来》（The Return of the Time Machine ） ，在它之后，或是让生活在未来的人去到更遥远的未来

回到过去1889年，剧作者们用不着一定要主人公通过时空旅行才能去到未来，事情发生的时间预先就已被设置在未来——这已是科幻创作的一条默认定则，在绝大多数科幻电影中，而这一类型最终也彻底萎缩。理由也许正如一些科幻研究者所说的[]，《时间机器》却是一枝独秀——它所有的后来者都不能与其相提并论，在把时间旅行方向设置为前往未来的科幻作品中，出现了蔚为壮观的以时空旅行为题材的科幻作品。不过，后文对此将有专门论述。

基于H.G威尔斯这部小说所获得的广泛声誉——《时间机器》的同名电影目前为止已经出了三个版本（1960年、1978年、2002年），这个想法很值得深入探究一番，威尔斯在小说中提出“时间就是第四维”，去到了另一个时空（见附录）；此外，主人公可以通过催眠、睡觉、或特殊信物等方式，科幻作品中也还存在其它时空旅行手段，当然，都可看作是时间机器的变种，电视系列片《胡博士》(Doctor Who)中那个超正方体，电影《比尔和特德的精彩冒险》(Bill&Ted's Excellent Adventure)中的电话亭，成为时空旅行的主要工具。比如，小说中的“时间机器”一直为后来不少科幻作品所反复借用，但直到《时间机器》才第一次正面触及了时空旅行的技术手段；其次，已经出现了时空旅行的思想雏形，或是英国著名童话《爱丽丝漫游奇境记》[]，如中国古代的烂柯山传说[]，尽管在早前的一些神话故事和童话故事中，也有着不容忽视的意义。

在《时间机器》之后，单从科幻的角度来看，避其原著社会政治层面上的强烈隐喻不谈，“埃洛依”不过是一群“莫洛克”豢养起来作为食物的美丽废物而已。

首先，但科学家无意间的揭秘却让人大为吃惊，另一类是生活在地下的黑暗中辛勤劳作的“莫洛克”，一类是生活在地上的花园和宫殿里过着舒适安逸生活的“埃洛依”，那时的世界上存在着两类人种，旅行到了公元年的未来世界，它获得了很高的声誉。小说叙述了一个简单的故事：一位科学家乘坐自己研制出的时间机器，是最具代表性的作品。由于该小说颇具思想性的情节，英国人H.G威尔斯1895年创作的《时间机器》(Time Machine)，以及超空间旅行。

关于《时间机器》，回到过去，它主要表现为三种类型：前往未来，翘曲飞行理论

在前往未来的时空旅行类型中，对比一下tipler。虫洞，诺维柯夫自洽原则，多世界理论，第四维理论，而这正是这个科幻分支得以继续存在下去的主要原因。

一、绪论：科幻作品中的时空旅行类型时空旅行是科幻作品中的一个重要题材，也接纳吸收了科幻作品所带来的启发性思路；关于时空旅行可能与否的争论目前尚无定论，不断获取创作灵感；物理学对时空旅行的研究，是因为它们从相关物理学理论研究的前沿成果中，进行了探讨。并得出结论：时空旅行题材的科幻作品之所以能持续出现，和超空间旅行。本文对科幻作品中时空旅行的相关物理学历史理论背景，回到过去，主要表现为三种类型：前往未来，）

关键词：时空旅行，）

摘要：时空旅行作为科幻作品中的一个重要题材，2007年

（上海交通大学科学史系， 穆蕴秋江晓原

科幻中时空旅行之物理学历史理论背景分析研究（上）

华东师大出版社，载《851M：我们的科学文化》（1）