本书的基础是普林斯顿大学的一门课程，该课程由三位著名的天体物理学家-尼尔·德格拉斯·泰森，迈克尔·史特劳斯和约翰·理查德·戈特教授。 他们谈论自己最爱的事物，并进行交谈，以使最复杂的理论对人们产生影响。
天文学家不习惯使简单的事情复杂化。 大红色星星是红色巨人。 小白星是白矮星。 如果恒星在脉动，则称为脉冲星。 即使是存在于太空中的所有空间，时间，物质和能量的开始，也可以仅称为两个简单的词：大爆炸。
我们对宇宙了解些什么？ 我们的宇宙很棒。 我们的宇宙比看起来要大得多。 他比你想的要热。 比你想的要紧。 比您想像的要难。 无论您如何看待宇宙，现实仍将是不可思议的。
在这里，我们摘录自《宇宙的弦，mole孔和时间旅行》一书的摘录。
由于我是在相对论的一般框架下探讨时间旅行问题的，因此邻近的孩子们认为我的车库里有一台时间机器。 有一次，我去了加利福尼亚的一次宇宙学会议，穿着一件绿松石运动夹克出现。 我当时是哈佛大学天文系负责人的同事罗伯特·基希纳（Robert Kirchner）上前说：“富裕，您将来一定要买这件夹克，并把它带到这里，因为您还没有发明这种颜色！” 从那时起，我称她为“未来的夹克”，我总是来参加关于时光旅行的讲座。
通常，我穿着这件绿松石夹克去参加这样的演讲，并拿着一个棕色的公文包。 我把公文包放到储物柜里，赶快出去。 然后我穿着T恤回来。 我向听众解释说我已经安排了另一次会议，我安排了一位演讲嘉宾代替我阅读本讲座，然后我又出去了。 我已经穿着绿松石夹克再次回来，我告诉大家，这是“未来的夹克”。 我解释说我不能讲课，因为我急于在讲课的同时安排另一个会议。 但是由于我有一台时间机器，开会后我可以去将来，在那里买一件夹克然后回到这里-做个演讲，但年龄已经很小了。
然后我注意到我忘了带上时光旅行的讲义。 怎么办 我认为，由于我拥有一台时光机，因此您可以在第二天（演讲后）参加一个纲要，然后回到这里，提前在观众的某个地方留下一个带有纲要的公文包。 我环顾四周，但看不到它们。 所以，也许我把它们藏起来了。 在哪 是的，即使在这个储物柜中。 我打开储物柜，在里面找到一个公文包，我打开了-欢呼！ 这里有关于时间旅行的讲义。
通过在时空图上跟踪它们的世界线来考虑这些事件。 沿着横坐标绘制空间，沿着纵坐标绘制时间，未来在顶部。 我正在演讲的观众是位于中心的竖线。 这就是我的世界格局（图21.1）。
在时空图上，我正在离开观众，而我穿着白色的T恤。 我在短时间内回到听众面前，说我无法赶时间去听课。 我离开，设法见面，然后飞往未来，在那里我买了一件夹克。 从现在开始，我的世界线变成了浅灰色。 我回来了，我再次进入观众席，并在那里演讲。 讲座结束后，我需要在讲座开始前不久回到过去，以便有时间用公文包填写本次讲座的摘要。 我将进入观众，然后迅速离开，然后穿上T恤（稍微年轻一点）进入观众。 此外，我将继续严格遵循未来的方向。 我有一条复杂的世界线。
全球公文包线呢？ 当我在储物柜中找到他时，他就在我手中。 如果我只保留他，他将按时间顺序与我一起旅行，在我将他带到更衣室之前，我会将他带到观众席。 公文包的世界线将转弯。 公文包的世界界限很奇怪-它既没有起点也没有终点。 我的世界线有一个起点（我出生）和一个结局（我死了），但是公文包的世界线是一个闭合的循环。 在这种情况下，可以将公文包与精灵粒子进行比较。 确实，她像精灵一样，无所不在。
我一直都在看公文包。 他不去公文包工厂。 过去研究旅行的物理学家在谈论量子效应时被迫考虑精灵粒子。 如果我随身带着公文包出现在我的公文包上出现轻微磨损怎么办？ 伊戈尔·诺维科夫（Igor Novikov）认为，必须在某个时候对“精灵”粒子所经历的这种磨损进行“校正”，以使其恢复到原始状态-我的公文包也不例外。 同时，由于公文包不是一个孤立的系统，因此不会违反熵定律。 修复它所需的能量来自外部。
信息也可以充当精灵。 假设我于1915年到达，并为爱因斯坦提供了相对论一般理论的正确场方程。 他可以记录和发布它们。 这些信息从何而来？ 我从爱因斯坦的文章中学到了，爱因斯坦从我身上学到了。 事实证明，这是一条圆形的世界线。
物理定律允许精灵粒子的存在-只是它们的出现可能性很小-并且这些粒子越重，越复杂，它们发生的可能性就越小。 如果我在流动的礼堂里的地板上发现了一张纸屑，而不是随身带了一个公文包，而是一个纸屑，也可能发生类似的故事。 在这种情况下，一张纸将成为精灵，与公文包相比，随身携带更容易。 甚至更简单-我可以拿走电子老手，然后随身携带，然后回到过去，回到听众的面前。 根本不可能找到如此大的物件作为公文包，甚至没有时间旅行讲座的笔记。 我认为这种复杂的精灵是可能的，但它们很少出现。
当有一条环回过去的世界线时，就会发生过去的旅程。 通常的情况如图2所示。 18.1：地球和其他行星的世界线沿着太阳的世界线成螺旋形旋转。 没有什么能以超光速移动，所有世界路线都指向未来。 在图。 21.2展示了我们过去的时光。 旅行者的世界线逐渐消失，他成为过去经历中某些事件的见证者。 旅行者从下面开始（过去），然后上升直到遇到一个已经长大的成年人，然后他对他说：“你好！ 将来我就是你！ 他飞过去，向你打招呼。” 他回答：“真的吗？” 并回到过去。 然后他在青年时代遇到自己，说：“你好！ 将来我就是你！ 他飞过去，向你打招呼。” 年轻的“双胞胎”回答：“真的吗？” 时间旅行者两次参加了这次会议：作为一个年轻人和一个成年人，但是这种情况本身只会发展一次。 您可以将其与绘制世界线的四维雕塑进行比较。 它永远不会改变：这就是整个画面。 如果您对这种情况的感觉感兴趣，只需沿世界线滑动手指，看看其他世界线与之相交。
这里揭开了祖母著名的悖论解决方案的一大变数：如果我过去，在祖母生母之前不小心杀死了自己的祖母，会发生什么？ 在这种情况下，她不会生我的母亲，她的母亲也不会生我，然后我就不会在那里，我将无法走向未来，杀死我未来的祖母。 反过来，这意味着她将毫无问题地生下我的母亲，而母亲则生下我。 悖论 解决祖母悖论的传统方法是：时间旅行者无法改变过去。 它们始终是过去的一部分。 是的，您可以回到过去，并在祖母还是年轻女孩的时候在祖母的陪伴下喝茶和饼干，但您无法杀死她，因为她必须生下您的母亲，才能生下您。 该决定必须是自洽的。 基普·索恩（Kip Thorne），伊戈尔·诺维科夫（Igor Novikov）及其同事从时空旅行领域出发，进行了一系列思想实验，将撞球推到一起。 他们试图证明您总能找到不矛盾的自洽解决方案。
不必担心会改变故事：无论您如何尝试，都将一事无成。 如果您返回泰坦尼克号并警告船长有关冰山的消息，则船长会无视您的话，就像他不重视有关冰山的所有其他消息一样，因为我们知道船会沉没。 您将看到更改事件的过程是不可能的。 电影《比尔和泰德的奇妙历险记》中的时间旅行基于相同的自洽原则。
祖母悖论的另一种解决方案是埃弗里特多世界量子力学理论。 物理学家对此理论有不同的看法，但首先让我们了解一下它是如何工作的。 在全世界范围内，人们相信许多平行世界可以共存，例如在调车场的铁轨上。 我们看到一个故事，好像我们的火车在特定的道路上。 我们观察到的事件类似于站点相互替换。 这是第二次世界大战...人们在月球上着陆等等。 但是有很多平行的世界。 有一个世界没有发生第二次世界大战。 这种理论基于理查德·费曼（Richard Feynman）提出的许多故事的总和，是基于量子力学的方法。 Feynman意识到，为了计算未来实验的任何结果的可能性，必须考虑所有可能导致其发生的故事。 在某些人看来，这只是量子力学中另一个奇怪的计算规则，但是多世界模型的支持者认为，所有这些故事都是真实的，并且彼此相互作用。 大卫·德意志（David Deutsch）认为，时光旅行者可以回到过去，并在年幼的时候杀死祖母。 在这种情况下，将会出现一个新的历史分支：在这个故事的这个版本中，既有活着的旅行家，也有死去的祖母。 时间旅行者出生和祖母还活着的道路也仍然存在。 旅行者仍然记得自己的传记的一部分，这是在开辟新道路之前发生的。 两种方式都存在。
现在，我们有两个适当的解决方案来解决祖母的悖论。 第一个是保守的，时空被表示为一个单一的自洽的四维雕塑，本质上没有变化。 第二个是对量子力学的更为激进的多世界解释。 两种解决方案均有效。
此外，如果您及时回到旅行者的世界线（过去绕过去），您会发现其中的一个缺陷。 这种模式的光线以45°的角度飞行。 当时间旅行者越过山顶开始返回过去时，在某个点上，他的世界线相对于时间轴的倾斜度必须大于45°。 这意味着他必须在某个时候超过光速。 实际上，它越过电路的顶部以无限的速度运动。 下列Limerick A.G.记录了飞行与超光速和时间旅行之间关系的现象。 R.布勒：
来自达科他州的非常敏捷的小姐
她说：“爱因斯坦是什么！
自从我飞到某个地方
高于光速
并在出发前一天返回！ ”
问题是（正如爱因斯坦在其相对论中所证明的那样），不可能制造出能够产生超光速的火箭。 如果您的速度不超过光速，那么您的世界线将永远不会相对于时间轴成45度角，并且您将无法返回过去。 然而，在爱因斯坦的相对论一般理论中，时空被认为是弯曲的，如果有人穿过虫洞或沿着宇宙线移动（将在下文讨论），则可以通过切断路径来获取一束光线。 如果您超过一束光，那么就像我们的敏捷小姐一样，您可以飞向过去。
假设我们有一张纸，在其上水平放置一个空间维度，在垂直方向放置一个时间维度（图21.3）。 在这种情况下，您的世界线是该图中的绿色条。 您很懒惰，只是坐在家里，所以您的世界线正好从工作表的底部到顶部。 但是，在弯曲的时空中，适用不同的规则。 让我们通过将胶带粘贴在纸张的顶部将纸张水平地滚动到圆柱体中。 现在，您的世界线已经过去了。
您总是在迈向未来，但实际上您正在迈向过去。 麦哲伦探险队也发生了同样的事情：水手们一直向西航行，环绕整个地球，然后返回欧洲。 如果地球表面平坦，这将永远不会发生。 同样，计时旅行者不断进入未来，但是如果空间足够弯曲，他就可以回到过去发生的事件。
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泰森