黑洞是广义相对论预测中最奇异的，尽管其概念可以追溯到20世纪之前。这些理论对象是那些在强重力场中的天体。由于它们处于强重力场中，没有任何粒子或者辐射能逃离它，甚至是光线也无法逃离，因此得名为黑洞。黑洞最有可能是超巨大星星爆炸产生的，它们可以随着其他物体进入它们的吸引领域而不断扩大。一些理论家推测超巨大的黑洞存在于某些星团和某些星系的中心位置，其中包括它们自身的中心位置。尽管这种黑洞的存在毫无疑问还没有得到证实，但是它们存在的证据在许多知名网站上却是很充足的。
理论上，即使是一个相对很小的质量都可能成为一个黑洞。这个质量将会被压缩到更高的密度，直到它减小到某个临界半径。这种所谓的“黑洞表面”被称作施瓦兹希尔德半径。因为它是1916年由德国天文学家卡尔•施瓦兹希尔德（KarlSchwarzschild）提出来的。（他的公式适用于非自转天体）自转天体的图形数据在1963年由新西兰数学家罗伊•科尔（RoyKerr）研究确定。对于一个和太阳同等质量的天体，其地平线大约有3公里长。科学家如英国理论物理学家斯蒂芬•霍金（StephenHawkiing）观察到，微型黑洞的确存在。
引力透镜的概念是根据已经讨论过且证明的相对论预测的，当光从一个较大天体如恒星旁边经过时，它的轨道偏离了。具体偏离多少基于该天体有多大。从这点我们可以看出超大天体如银河系相当于同等的天然透镜，让光从更远的天体那边穿过。第一个引力透镜于1979年被发现。
广义相对论所预测的现象现在还没得到确实的证明，但是：引力波是存在的。引力波是由引力磁场的变化所产生的。它们以光速运动，传递能量，引起粒子组之间的相互运动（或在更大物质中产生张力）。天文物理学家认为引力波是由动力源散发出的，如超新星、双子星（或聚星）系统以及黑洞，或黑洞之间的碰撞所产生。人们经过多种尝试来观察该类波段，但是目前还未取得成功。
对于广义相对论更重要的问题是，科学家正尝试把引力和量子力学结合起来，成为现代物理学的范例。对于量子宇宙论的研究人员来说，其主要目标就是这些统一标准的磁场理论。
时钟佯谬
时钟佯谬是矛盾理论的一种最好的例子，是用来测试相对论特殊理论的逻辑一致性，或在一些事列中尝试纠正一些理论。要用公式说明这个矛盾理论，第一，假设一个实验，当这个实验用一种方法分析时这个理论就有了一个结果，但是当你用不同的方法来分析时就会出现完全相反的预测结果。对于上述所说的大家都没意见，但是一个精确的相对论原理应用就能很简单地解决这个矛盾理论的问题。
时间佯谬的简单版本陈述如下：一对长得很像的双胞胎，查理和基普，他们以反方向运动，查理呆在家而基普乘坐火箭飞船以匀速飞往远处的目的地。当他要到达的时候，基普再以匀速飞回家。在查理看来，基普的时间要比他慢得多，因为基普的速度导致了时间的相对扩张。于是当基普返回时会比查理更年轻。这是一个很大胆的假设，即使是真的，也并非自相矛盾。时钟佯谬发生于从基普的角度来看这件事。从基普的角度来说，是查理以匀速运动离开然后返回。因此它的时间应该比基普的慢，应该是查理变年轻。两种推测都不合理，很显然时钟佯谬产生了。
想要解决时钟佯谬最简单的办法就是要认识到这两种情况不是相对称的。查理在整个实验中一直处在惯性系中（或在牛顿法则的非加速情况下），而基普为了停止飞船并调转方向则须加速，他注意到查理的时间加速并超过了他的时间。他通过严谨的相对论公式计算得出这一结论，用惯性系这一结果，他加速的瞬间事实上是处于停顿状态。因为这些惯性系拥有不同的速度，他必须考虑到系统的差异，在某种程度上会把时间从一个系同步到下一个。
用另外一种方式来理解查理时间的加快，即等量原则。基普不能区分他的加速系在同一引力磁场中处于停顿，其中有个很明显的蓝移加快了查理的时间。最后结论就是：两个观察者都同意基普一定会变年轻。
1966年，在瑞士日内瓦欧洲核子研究委员会加速器中开展的实验证实了这一结果。被称为MU介子的元粒子被磁场所限制，以99.6%的光速进行圆周运动。返回的介子果然变得更新了。那就是说，介子比在实验室静止的时候衰退的更慢。于是，两个实验和理论的成功实践证明没有时间佯谬之说。
上图：这个数字说明了一个代表二维的平面三位空间的曲率。那些线穿越时空。一个物体进入了平面，导致了平面发生扭曲。而能量同样可以做到，就跟爱因斯坦的广义相对论所说的一样。
来自莫里•B.金的《量子真空零点能》
下图：固定粒子恒速粒子加速粒子（左至右，上至下）
来自保罗•那金的《时间机器》（TimeMachines）
时空连续体
时空连续体就跟上文说过的一样，是广义相对论的一个部分。它成功代替了牛顿有关空间和一个分隔的绝对的时间的概念。在牛顿力学中，任何事物都能在空间里和时间t的某个点联系起来。这个坐标是任意选定的，但是两个量是独立的选择：两个事件的空间距离，德耳塔（希腊字母的第四个字）I（ΔI）和它们之间在时间上具有独立性，德耳塔t（Δt）。
但是随着相对论的问世，很明显，时间是取决于速率的，德耳塔I和德耳塔t也不再是单独不变的。德耳塔I经受了长度收缩（FitzGerald-Lorentzcontraction），德尔塔t经过了时间延缓。一个新的量，德尔塔s反而是不变的。这个量被称作是“线元素”或者是“不变间隔”，它通过一个与光速有关的二次表达和其他量联系起来。德尔塔s现在是两个事物之间间隔的不变测速，这个术语度量标准（来自希腊词汇“测量”）常常适用于德尔塔s的二次表达式。总之，广义相对论中的时空度量更加复杂和符合弯曲的时空。
1892年，长度收缩第一次作为假定的理论被乔治•菲茨杰拉德（GeorgeF.Fitzgerald）提出来。在1895年，由劳伦斯•亨德里克斯（HendrikA.Lorentz）详细阐述了其作用。长度收缩被提出来是为了解释迈克耳孙-莫雷实验（Michelson-Morleyexperiment）的否定结果，并在1887年完成了实验。这个实验测量了时间作为一个光源穿过了一段距离d，然后当光源的运动方向和实验室里预定的运动方向相平行或者观察者穿过乙醚时将会折回来。时间与在同一路程中，试验中垂直于光线的方向相对比。在这种情况下，试验中的运动方向是地球穿过空间的运动方向。乙醚作为媒质以假定光速C穿过空间。
根据经典理论，两次圆形旅行的时间应该是不同的。然而，迈克耳孙-莫雷实验证明了在穿越时间中没有什么不同。菲茨杰拉德暗示，如果平行轴d的长度是dx（1-v（2）/c（2））的平方根（v是实验中的速度），垂直轴保持不变，那么预测的结果就会和实验的一样。
劳伦斯之后提出了一个包含了这种作用的物质模拟。他说，在运动的影响下，包含在物质中的原子和分子都会随着运动的方向被压缩。物质模拟不可能测量出这种变形，把一把尺子放在一个超速行驶的物体上将会有类似的变化。
爱因斯坦在他的相对论里写到，长度的收缩是光速在所有参考坐标系中一样的假定的基本结果。这个影响只有在相对速度接近光速时才有意义。
世界线
世界线是穿过时空隧道的一个途径。它是在物理学上使用的一个数学概念，用来描述粒子或者其他物体的移动。一条世界线给出的信息描述比穿过空间的一条小径要多得多。因为在世界线上的每一个点都暗示了物体的时间和空间位置。为了理解这两者的差别，可以在地图上画一条曲线来表示一个飞机在穿过地球表面时的路径。如果高度是沿着曲线标注的，那么这条路径会被描画成一个三维的空间。如果飞机经过的每个点的时间也是这样的，那么这个描述就是世界线或者说在思维时空连续的路径。两条世界线只有在同样的时间穿过同样的位置时才能相交。
物理学家用世界线来描述粒子在其自身的引力作用下是如何移动、碰撞和反弹的。例如重力度量理论，像爱因斯坦的广义相对论一样，预测自由落体的粒子会随着测地线运动，这个路径非常接近于弯曲时空中的直线。真正非零静止物体的粒子穿越的比光速要慢，它的移动是一个类似的测地线，它能测出横跨两个事物之间的距离所用的最长时间。同样两个物体实验的其他世界线很少通过时钟佯谬消损时间。
时间反转不变性
时间反转运动看似不现实。如果一些运动是可以根据已知的物理定律来定义的话，则时间逆转的运动总是有可能的。而这种可能性在被重力和电磁影响时会显得更加真实，因此才会说这些法则展示了时间反转不变性，或者是把时间反转作为一个基本的对称。举个例子，要观察一个鸡蛋摔落到地上，然后像电影里的镜头回放一样，破碎的鸡蛋重新聚拢，向上飞起到一个人的手中的过程是非常特别的。然而，根据已知的物理定律，这样一个过程是不可能发生的。但是像电影中那样，一个陀螺或者是一个振动铃在电影的镜头回放中出现就很正常。
在时间反转下，控制着大部分元素过程的基本自然法则是不变的。然而，大多数的自然过程本身在时间反转下并没有呈现对称性。这是因为其包含了许多宏观系统的复杂性。举个例子，假如一个容器被一个密闭隔墙分割成两部分，一部分含有空气，另一部分是真空的。如果这个隔物被拿开，那么空气就会充盈在整个容器里。为了做时间反转运动的实验，在这个运动中，容器里的空气流向另一边，所有分子的速率将会反转——这是一个不可能完成的任务。这个系统的复杂性导致了时间反转运动出现的极小可能性真的会发生。通常复杂的系统其可能性会增加，这种可能性的增加和系统里熵的增加有关系。
在亚原子水平，有一些其它力和时间反转不变性有关——强核力负责连结原子核，弱核力负责像中子这类粒子的放射性衰变。中子衰变成一个质子、一个电子和一个反微中子。时间反转相对于中子衰变的运动即将一个反微中子、一个电子和一个质子组合到一起形成一个中子。针对时间反转的反作用，为了符合最初的衰变，进来的粒子能量必须和先前出去的粒子能量一样，粒子的旋转速率也一定是相反的。尽管这个过程看似不可能，实际却是可能的。
元素粒子的实验可以通过观察其出现，相互作用和消减的过程来验证时间反转不变性。时间反转一致性似乎在所有的过程中都有一个有效的对称，除了K介子的弱减退过程。
时光旅行和量子斑点
1998年秋季，全球新闻报道，有一个特别的实验在英格兰的苏塞克斯大学（SussexUniversity）进行，官方说法叫做“冻结”时间。
这是当时伦敦报纸的报道：
对于上个月刚过去的几秒钟，全宇宙最冷的点在布灵顿出现。然而在9月22日，室外的温度却为20摄氏度左右，在苏塞克斯郡大学的马尔科姆•布谢尔（MalcolmBoshier）的光学实验室里，温度却达到了最冷的零下273摄氏度。
当布谢尔和他的团队把100000个原子放进纳米开尔文温度计时，他们都没有想过会创造出吉尼斯世界记录。这推动了世界上最精密的测量仪器的发展进程，之后，精密仪器或许会帮助人们解开重力之谜。
“冻结创造出了玻色-爱因斯坦凝聚态（Bose-EinsteinCondensate，即BEC），当原子几乎失去了它们所有的能量的时候，冻结就出现了。在这个状态中，发生了一件奇怪的事情：每个原子都失去了自身。它们扩展进入到其它的原子里形成水滴，这个水滴的形态就像一个巨大的‘超原子’。这是一个遵循量子机械学原理的物体，然而，它大到你都能用相机把它拍下来。”布谢尔说。
阿尔伯特•爱因斯坦和玻色大约在70多年前就预测到这样一个东西会在超低的温度下出现，但在它却一直没有出现，直到1995年，科罗拉多（Colorado）的一个研究小组第一次发现了它。
“这表示，你能严格操控原子。”布谢尔说，“我们可以建立一个装置，它能对影响原子能的力量，其中包括重力进行极其精密的监测。”
对于重力是如何工作的仍然困扰着研究人员，在探索过程中，测量其微小影响的仪器极其重要。苏塞克斯郡中心的光学和原子物理学机构已经创造出了“磁性镜子”，它可以使原子以同样的方式弹跳，这样镜子就反弹回激光。布谢尔即将着手玻色-爱因斯坦凝聚态在磁性镜子上的实验，以检验它是否能像正常的原子一样弹跳。
如果它成功的话，他们团队将会尝试建立一个“原子干涉仪”。激光能提供高度准确的干扰测量，这是因为在极其微小的光子光源中，光子被统一锁定起来了。这就提供了一个测量微小维度的方法。把一个激光光源切割成两部分，这两个不同光源路径的相对长度测量出来。一半和另一半稍微有点脱节，这就引导出了像激光回旋装置这样的高度精密仪器的出现。
在BEC中，原子像激光光源中的光子一样被锁定在一起，这可以提供一个更加精确的干扰测量的检验。建立一个玻色-爱因斯坦凝聚态涉及到两个步骤，第一步是把金属铷蒸汽放入一个真空瓶，6个激光在广口瓶里按照它们自身的光源排列起来，在中心交叉。对于一个正常的，移动的原子来说，这就像在涉水穿越一样，研究人员把它称“视觉糖浆”。原子失去了能量，移动缓慢，冷却到绝对零度的几千分之一，或者零下273摄氏度——这个温度很低，但还不够。
激光持续地把能量加到原子上，这样它们就可以被撕开，一个特殊形状的磁场就被打开了。这可以约束原子，就像它在一个深边的碗里一样。能量雄厚的原子会从其它原子那里偷一些能量过来，然后从这个磁场陷阱的顶部跑出来，因此剩下的原子会变得越来越冷。
“到最后，一个原子达到了可以进入原子最低温度的量子态的状态：基态。这些原子的本质是如此，其它原子会跟随其后。当原子温度足够低的时候，在基态中有机会拥有一个原子，其它的原子就会分散进入同样的基态。”布谢尔说道。
“结果是在直径上有一个几微米大小的量子半点。”布谢尔相信，“尽管这听起来似乎没有什么前途，但是它却包含着未来。”
布谢尔说道：“这个场真的是爆炸性的：五六百家报纸——理论上，大部分已经在过去3年里报道了它。接下来原子要做的就是看激光能为光做些什么。”
1896年加利福尼亚的一副飞碟图画，在当时被广泛传播。注意那个强有力的探照灯，和经常看到的飞碟发出的光一模一样。
飞船的整体是一个“雪茄形状的，金属的”框架，但是各种各样的附属装置粘附着飞船的主体：机翼、螺旋桨和空气垂直舵稳定器都被不同的目击者看到。白天和夜晚都有发生，在夜晚的目击报道中能看到闪耀的灯光。
实际上，时间穿越的某些秘密可能已经被布谢尔和他的团队解开了。把一个激光光源一分为二的技术以及激光陀螺仪的使用可能最终会把我们引向许多人在寻找的时间旅行装置，我们将会在随后的章节中看到这些。
同时，让我们回头看看，大约一百年前——我们开始对时间旅行感兴趣的时候。似乎那些对时间旅行感兴趣的人最有可能遇到时间旅行者。
18世纪后期的一副巨大的UFO描绘图。其出现在旧金山报纸的每个角落，具体时间是1896年11月22日…
另一波飞碟风潮是从1909年的新西兰报纸报道开始的，总共持续了6个星期，从7月底一直到9月初。从南岛到北岛，成千上百的人观察到了飞碟，晚上和白天都有。
20世纪早期的一段时间，人们对飞碟的探究热情空前强烈。所有这些的飞碟难道都是法国的实验气球么？不，那些出现在新西兰上空的不明飞行物不可能是气球！
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本章中的材料大部分出自于《葛罗里学术百科全书》线上的资料库（theGrolierMultimediaEncyclopedia），参考书目如下：多瑞•奇普ThoreKip的《黑洞和时空扭曲》（BlackholesandTimeWarps，1994），威尔•柯利弗德的《爱因斯坦是对的吗？》。
萨克斯•罗伯特•G（SachsRobertG）的《时间反转的物理现象》（ThePhysicsofTimeReversal，1987）。
弗里德曼•M（FriedmanM）的《时空理论基础》（FoundationsofSpace-TimeTheories，1983），劳伦特•B（LaurentB）的《时空的入门介绍》（IntroductiontoSpacetime，1995），莫里斯的《时间之箭》（Time’sArrows，1985），雷•C（RayC）的《时间，空间及其哲学》（Time，SpaceandPhilosophy，1991），瓦尔德•R（WaldR）的再版《空间，时间和万有引力》（Space，TimeandGravity，1992），泽（Zeh）的《时间方向的物理基础》（ThePhysicsalBasisoftheDirectionofTime，1992）。
泰勒•E.F（TaylorE.F）和惠勒•J.A（WheelerJ.A）的《时空物理学》（SpacetimePhyscis，1966），柴德里斯（Childress）编辑的《反重力和统一场》（Anti-Gravity&theUnifiedField，1990）
在1897年，目击的报道持续了整整一个月。这些报道出现在洛基山脉东部的大多数州，主要集中在中西部地区。
第三章
来自19世纪的时光大盗
真正的奇迹不是在天空中飞行，
也不是在水面上行走，
而是在大地上奔跑。
——中国谚语
当一个人认识到孩子玩耍的重要性的时候，
他就最接近真实的自我。
——赫拉克利图（Heraclitus），希腊哲学家一幅来自1886年儒勒•凡尔纳（JulesVerne）的书《征服者罗比尔》（ClipperoftheClouds）的图解。
时空旅行作为现代社会的产物，尤其是如果它成为消费品的时候，很有可能会导致某种形式的滥用。比如为了个人利益穿越时间回到过去的时间大盗，最终需要某种形式的时间刑警来管理。这个主题曾经出现在不同的电影作品中，包括乔治•哈里森（GeorgeHarrison）的电影《时光大盗》（TimeBandits）和让•克劳德•范•达美（JeanClaudevanDamme）的电影《时空特警》（Timecop）。许多许多的电影和电视剧把特殊的时间旅行作为它们的基本情节，包括1968的《时空隧道》（TheTimeTunnel），1986的《旅行者》（Sliders），英国的《神秘博士》（Dr.Who）系列，《回到未来》（ThebacktoFuture）系列电影以及其它的作品。当然，时间旅行题材的电影也受到了好莱坞的青睐。
也许有的人会说，这一切起源于乔治•派尔（GeorgePal）电影的原型——赫伯特•乔治•威尔士（H.G.Wells）写于1895年的小说《时空机器》（TheTimemachine）。20世纪60年代的米高梅电影明星罗德•泰勒（RodTaylor）出演了这部电影，在这部电影中一个具有典型的维多利亚特色的小机器把我们的主角带到了公元802，701年。也有其它推论说在公元2012年出现的时空机器真正引发了整个时间旅行的热潮（至少对于消费者而言），它具有改变历史结果的能力，也有小说、电影和电视节目中所说的那种回溯的能力。没有了时空旅行者的未来会是多么的无趣啊！他们认为，历史和发明进程的加速是必然的。
儒勒•凡尔纳1886年的著作《征服者罗比尔》（RoburLeConquerant）中的“云帆”。
时空旅行者们都去了哪儿？
对时间旅行现象持怀疑态度的人们指出如果时间旅行真的存在，那么我们应该在脱口秀或者是类似的娱乐节目上听说更多关于时间旅行者的故事。阿瑟•C.克拉克（ArthurC.Clarke）在1985年写道：“对于时间旅行现象，最具说服力的反对理由是时间旅行者显著的稀少性。如果这样的事情真的可能发生的话，无论我们未来的时代有多么令人不愉快，人们都期望着学者或者是学生能够拜访我们。虽然他们可能会掩饰自己，掩饰肯定会发生的事故——正如他们会做的那样，如果我们回到了罗马帝国时期，我们也会把相机或者是录像机藏在我们的尼龙外袍下。但时间旅行绝对无法长时间地被掩藏。”
物理学家保罗•那金在他研究时间机器的学术报告中引用了物理学家麦克德维特（McDevitt）的话：“如果它（时间旅行）真的能够被实现，那么肯定有人学会如何操作。如果这真的发生了，那么历史会被时间旅客们所打乱。他们会出现在任何地方，可能出现在圣玛利亚，可能带着宝丽来相机出现在马托克斯，可能在复活节的早上守候在坟墓的外面。”
那金、克拉克、麦克德维特以及其他的人都想知道，时间旅行者们究竟在什么地方？那金说：“从第一个能够穿越整个人类文化历史的时间机器被构想出来之后，众多的历史学家（更不用说那些旅游爱好者了）都想要访问历史上记录的重要历史事件。他们可能来自各个不同的未来，但全都到达了相同的目的地，造成时空的堵塞现象——但并没有历史证据表明这是真实的。”
那金引用了一位名叫富尔默（Fulmer）的物理学家的评论：“事实上我知道一个十分充分的理由，它可以否定时间旅行存在的可能性。那就是本来应该发生的事情在实际中并没有发生。那就是说，因为我们从1975年开始并没有发现任何时间旅行者，所以我们可以以此来辩称1975年到1985年之间并没有时间旅行存在。但是这种说法远远不能作为一种定论。”
事实上，我们不能仅仅因为没有在《今夜之秀》（Tonightshow）这样的节目上看到时间旅行者作为嘉宾出现，就断定他们现在并没有在我们周围。时间旅行者前往的许多古老的历史时期和历史事件都是十分危险的，比如说战争、暗杀以及其它特别危险的场合。此外，时间旅行者还可能面临死亡的威胁（“非常抱歉，你的儿子在时间旅行的时候因为一场事故死于2000年前…”），并且历史报告上也记录了许多“不寻常的”的人和“神奇”事件，而时间旅行恰恰能够解释它们的存在。
众多书籍中可能记满了历史上与时间旅行有些许关联的事件，我会在这里举几个例子。我们可以在成百上千的书籍中找到“远古太空人”存在的证据，当然它们也可以用来解释时间旅行假说的真实性，事实上它们已经证实了。英国作家罗宾•柯林斯（RobinCollins）在他的作品《远古太空人》（AncientAstronauts）中提到了这个问题：1976年出现的《时间逆转》（ATimeReversal）简直像“来自外太空的神”那样引发了20世纪70年代早期的时间旅行热潮。
在历史上记录着许多与人类长得很相似的“天使”探访人类的故事（比如说洛特[Lot］，告诫人们离开索多玛和蛾摩拉），他们在灾难突然出现之前向人们传达灾难的警告。他们所拥有的“未来”知识是一种证明时间旅行存在的证据。同样的，许多的历史事件中也含有预言和“警告”元素。这些参与者并不能真正帮助到大家，但是他们扮演了自己应该完成的角色，但是许多的“观察者”知道接下来可能会发生什么。“我们已经警告你了”是我们经常可以听到的句子。时间旅行者一定经常使用它。