在每个黑洞的内部发生的收缩可能播下新的膨胀宇宙的种子。
——马丁·里斯（Sir Martin Rees）
黑洞可能是通往其他宇宙的孔。根据推测，如果我们跳进一个黑洞，我们会重新出现在宇宙的不同部分和另一个******中……黑洞可能是通往奇境的入口。但是有艾丽丝和白兔吗？
——卡尔·萨根（Carl Sagan）
广义相对论像一匹特洛伊木马。表面上这个理论很宏伟，只要几个简单的假定就能得到宇宙的一般特点，包括光线弯曲和大爆炸本身，所有这些都已进行测量，精度令人吃惊。如果在早期宇宙中人为插进一个宇宙常数，甚至膨胀问题也能得到解释。这些解答给我们有关宇宙诞生和死亡的最令人信服的预测。
但是我们发现各种魔鬼和妖精潜伏在木马的内部，包括黑洞、白洞、虫洞，甚至意义完全不同的时间机器。这些奇异之物被认为是这样地奇怪，甚至爱因斯坦本人都认为它们绝不能在自然界中找到。他奋战了很多年，想排除这些解答。今天，我们知道这些奇异之物不可能被轻易地排除。它们是广义相对论的一个完整部分。在面临大冻结时，它们甚至能提供解救智能生命的途径。
在这些奇异之物中，大概最奇怪的是平行宇宙的可能性和连接平行宇宙的通道。按照莎士比亚所做的比喻，整个世界是一个舞台，那么广义相对论允许有地板门存在的可能。然而，这些地板门不是引导我们进入地下室，而是进入和原来舞台一样的平行的舞台。想象生活的舞台是由多层舞台构成的，一个舞台在另一个舞台的头顶。在每个舞台上，演员念着他们的台词，在舞台上走来走去，以为他们的舞台是唯一的舞台，不知道还有其他舞台存在的可能性。然而，如果有一天一位演员落入地板门，他将发现他掉进了一个全新的舞台，在这个舞台上有新的法律、新的规则和新的剧本。
但是如果存在无限多个宇宙的话，在这些具有不同的物理规律的其他宇宙中，是不是可能存在有生命呢？这是艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）在他的经典科幻小说《上帝》（The Gods Themselves）中提出的问题。他创造了一个核力不同于我们宇宙的平行宇宙。当通常的物理定律被废除、新的定律被引进时，迷人的新的可能性出现了。
故事开始于2070年，一位名叫费雷德里克·哈勒姆（Frederick Hallam）的科学家注意到：普通的钨186奇怪地转变为神秘的钚186，它的质子太多，应该是不稳定的。哈勒姆（Hallam）认为这个奇怪的钚186来自一个平行宇宙，在这个宇宙中核力很强，克服了质子相互间的排斥。因为这个奇怪的钚186 发出大量电子形式的能量，可以产生惊人的自由能。这就使他有可能制造出著名的哈勒姆电子泵（hallam electron pump），解决地球的能源危机，使他成为一个富人。但这需要付出代价。如果足量的外来钚186进入我们的宇宙，那么核力的强度通常会增加。这就意味着从熔合过程中将释放出更多的能量，太阳将更加明亮并最终爆炸，毁灭整个太阳系！
然而，平行宇宙中的外星人却有不同的看法，他们的宇宙正在死亡。在他们的宇宙中核力太强，这意味着他们的星球以巨大的速率消耗氢，并将很快死亡。因此他们开始将没用的钚186发送到我们的宇宙以交换有价值的钨186，使他们能制造正电子泵，以拯救他们的正在死亡的宇宙。尽管他们认识到在我们的宇宙中核力的增强将使我们的星球爆炸，但他们毫不在乎。
地球似乎在走向灾难。人类热衷于哈勒姆（Hallam）的自由能，不相信太阳将很快爆炸。另一位科学家对这个难题提出了一个有独创性的解决方案。他相信一定存在另一个平行宇宙。他成功地改造了一架强大的原子对撞机，在空间产生了一个将我们的宇宙和很多其他宇宙连接的洞。他搜寻这些宇宙，最终发现一个平行宇宙。这个宇宙只有一个含有无限能量的“宇宙蛋”，其余是空的，核力也很弱。
通过从这个宇宙蛋吸收能量，他能够创造一个新的能源泵，并同时减弱我们宇宙的核力，防止太阳爆炸。然而，这也要付出代价，这个新的平行宇宙的核力将增加，引起它爆炸。但是他分析这个爆炸将只是引起这个宇宙蛋“孵化”，产生一次新的大爆炸。他认识到他实际上成了新膨胀宇宙的助产士。
阿西莫夫（Asimov）的科幻小说是少数几个实际利用核物理的规律来编造一个贪婪、阴谋和拯救人类的故事。阿西莫夫正确地假定：在我们的宇宙中力强度的改变将会引起灾难，如果核力增强，我们宇宙中的星星会变得更亮，然后爆炸。这就引起一个不可避免的问题：平行宇宙的理论与物理定律一致吗？如果是这样，要进入一个平行宇宙需要些什么呢？
要理解这些问题，我们必须首先理解虫洞、负能，当然还有叫做黑洞的那些神秘物体的性质。
黑洞
1783年，英国天文学家约翰·米歇尔（John Michell）第一个想到：如果一颗星星变得如此之大，以至光线也不能逃离，将会发生什么。我们知道任何物体有一个“逃逸速度”，即克服它的重力引力的速度。（例如，对于地球来说，逃逸速度是每小时25 000英里〔40 233 1 6千米〕，为了挣脱地球的重力，任何火箭必须达到这个速度。）
米歇尔（Michell）想：如果一颗星星的质量变得非常大，以至它的逃逸速度等于光速会发生什么。如果重力是如此巨大，什么也跑不出去，连光也跑不出去，因此这个物体从外部世界看是黑的。因为它是看不见的，所以要想在空间中找到这样一个物体从某种意义来说是不可能的。
米歇尔（Michell）的“黑星”问题被遗忘了一个半世纪。但是在 1916年它又重新浮上水面，一位在德国军队服务、在俄罗斯前线作战的德国物理学家，卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）发现了爱因斯坦方程大质量星的精确解。爱因斯坦非常吃惊史瓦西（Schwarzschild）能够在枪林弹雨中找到他的复杂张量方程的解。他同样吃惊史瓦西的解有奇特的性质。
从远处看，史瓦西（Schwarzschild）的解代表一个普通星星的重力，并且爱因斯坦很快地利用这个解计算围绕太阳的重力，校核他早期做的近似计算。为此他终身感谢史瓦西。但是史瓦西的第二篇文章指出：在一个质量非常大的星的外围有一个虚构的有着奇异特性的“魔球”。这个“魔球”是不可返回的极限点。任何一个经过“魔球”的人将立刻被重力吸到这颗星星中，别人就再也见不到他了。甚至光线掉进这个球也不能逃离。史瓦西没有认识到：通过爱因斯坦方程，他重新发现了米歇尔（Michell）的黑星。
下一步，他计算了这个“魔球”的半径（叫做“史瓦西半径”〔Schwarzschild radius〕）。对于一个像我们太阳这样大小的物体，魔球大约3千米（大约2英里）。（对于地球，它的史瓦西半径大约1厘米。）这意味着如果我们能将太阳压缩到2英里，它就会变成黑星，经过这个不能返回的极限点的任何物体都会被它吞食掉。
实际上，魔球的存在不会引起问题，因为不可能将太阳压缩到2英里（3千米）的尺寸。还不知道有什么机制能产生这样奇异的星。但理论上，它是一个灾难。尽管爱因斯坦的广义相对论可以产生灿烂的结果，如光线绕太阳的弯曲，然而当离魔球距离很近时重力变得无限大，该理论失去了意义。
一位荷兰物理学家约翰尼斯·德罗斯特（Johannes Droste）指出，该解答比人们能够想到的还要古怪。根据相对论，当光线跑过这个物体的周围时它将严重地弯曲。事实上，当光线经过距离这颗星星11 5倍史瓦西半径的地方时，光线将环绕这颗星星以圆形轨道运行。德罗斯特（Droste）指出，当光线环绕这些大质量星星时，按广义相对论预计的时间扭曲比狭义相对论预计的要大得多。他指出：当你接近这个魔球时，远处的人会说你的钟变得越来越慢，当你碰到这个物体时你的钟完全停止。事实上，外界的人会说，当你到达这个魔球时你的时间冻结了。因为在魔球中时间会停止，因此有些物理学家相信这样奇异的物体在自然界不会存在。让事情变得更加有趣的是，数学家赫尔曼·韦尔（Herman Weyl）指出，如果我们研究魔球内部的世界，似乎在它的另一侧存在一个另外的宇宙。
所有这一切都是这么离奇，甚至爱因斯坦也不能相信它。1922年，在巴黎的一次会议上，数学家雅克·阿达马（Jacques Hadamard）问爱因斯坦：如果“奇异性”是真的，也就是说如果在史瓦西半径处重力变得无限大会发生什么事情。爱因斯坦回答道：“对于这个理论来说，它将是一个真正的灾难，事先很难说实际上它会不会发生，因为公式不再适用。”爱因斯坦后来将此叫做“阿达马灾难”。但是爱因斯坦认为所有这些关于黑星的辩论是纯粹推测的。首先，没有人看到过这样奇异的物体，也许它们不存在，也就是说它们是不现实的。此外，如果你掉进一颗黑星，你就会被挤扁压死。因为人们绝对不可能通过魔球（因为时间停止了），所以绝没有人能进入这个平行宇宙。
在20世纪20年代，这个问题使物理学家完全困惑。但是在1932年，大爆炸理论之父乔治·勒迈特尔（Georges Lema tre）做出了一个重要的突破。他指出：魔球根本不是奇异的，而是由于选择了不合适的数学公式引起的幻觉。（如果选择不同的坐标或变量考察魔球，奇异性就消失了。）
宇宙学家H 1 P 1 罗伯逊（H 1 P 1 Robertson）用这个结果重新考察德罗斯特（Droste）原来的在魔球中时间会停止的结果。他发现，仅当观察火箭船进入魔球的观察者从有利的位置进行观察时时间才停止。从火箭船本身的有利位置观察，重力只需要几分之一秒就会将你吸入魔球。换句话说，空间旅行者会非常不幸，当他通过魔球时他发现自己被立即挤扁压死，但是对从外界观察的观察者来说，这个过程似乎用了几千年。
这是一个重要的结果。它意味着魔球是可以达到的，不再是一个数学畸形而被排除。人们不得不认真考虑，如果从魔球中穿过会发生什么。于是物理学家计算穿过魔球的旅行会是什么样子。（今天魔球被称为“事件穹界”〔the event horizon〕。“穹界”指的是可以看到的最远点。此处指光线能够传播的最远点。事件穹界的半径叫做史瓦西半径。）
当你乘火箭船接近黑洞时，你会看到在几十亿年前被黑洞捕捉的光线，回到黑洞开始产生的时候。换句话说，黑洞的生命史将展示在你面前。当你离得更近时，重力会逐渐将你身体的原子撕裂开，直到你身体的原子的核也被拉成意大利面条的样子。穿越事件穹界是一条不归之路，因为重力是如此强烈，你最终将被吸到黑洞的中心，被挤垮压碎。一旦到了事件穹界的内部，就再也没有机会返回。（要想离开事件穹界，除非你比光跑得还要快，但这是不可能的。）
1939年，爱因斯坦写了一篇文章想排除这种黑洞，他声称这些黑洞不能靠自然过程形成。爱因斯坦首先假定，星星是从一个球形范围内旋转的尘埃、气体和碎片开始的，在重力作用下逐渐聚在一起。爱因斯坦然后指出，这些涡旋的粒子集绝不会收缩到它的史瓦西半径范围内，因此绝不会成为黑洞。这些涡旋的粒子最多能够达到11 5倍史瓦西半径的地方，因此黑洞绝不会形成。（要进入低于 11 5 倍史瓦西半径，就要比光还要跑得快，这是不可能的。）他写道：“该研究的基本结果是要清楚地理解为什么‘史瓦西奇异性’（Schwarzschild singularities）在物理现实中不会存在。”
亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington）也对黑洞持深深的保留意见，一生都在怀疑它们是不是存在。他曾经说：“应该有一个自然定律防止星星出现这种奇怪的方式。”
与此相反，在同一年，J 1 罗伯特·奥本海默（J 1 Robert Oppenheimer）（他后来制造了原子弹）和他的学生哈特兰·斯奈德（Hartland Snyder）指出：黑洞的确能够通过其他机制形成。他们不是假定黑洞来自涡旋的粒子在重力下聚集，他们的出发点是一颗老的、大质量的星，用完了它的核燃料，因此在重力作用下内向爆裂。例如，一颗正在死亡的质量为太阳 40 倍的巨星，可能耗尽了核燃料，被重力压缩到80英里（128.75千米）的史瓦西半径（Schwarzschild radius）范围内，最终瓦解形成黑洞。他们认为黑洞不仅是可能的，也许还是星系中几十亿颗正在死亡的巨星的自然终点。（奥本海默在 1939 年提出的这个向内爆裂的思想也许鼓舞了他在几年之后将内向爆裂的思想用在原子弹上。）
爱因斯坦罗森桥
爱因斯坦认为黑洞太离奇了，不可能在自然界存在。而有人认为在黑洞的中心有虫洞存在的可能性就更让他反感。数学家将这些虫洞称为“多连通空间”。物理学家称它们为“虫洞”，因为它像钻到地里的一条虫，在两点之间钻出一条可供选择的捷径。有时也将它们叫做“空间入口或通道”。不管将它们叫做什么，也许有一天它们将成为星际间旅行的最后的途径。
第一个普及虫洞理论的人是查尔斯·道奇森（Charles Dodgson），他写作的笔名是刘易斯·卡罗尔（Lewis Carroll）。在《通过窥镜》（Through the Looking Glass）一书中，他引进虫洞作为窥镜将牛津的乡村和仙境连接起来。作为一位职业数学家和牛津先生，道奇森（Dodgson）熟悉这些“多连通空间”。根据定义，多连通空间是一个不能缩减到一点的套索。通常，任何回路可以毫不费力地收缩到一点。但是如果我们分析一个油炸圈饼，那么就不可能将一个套索放在它的表面，使它环绕油炸圈饼的孔。当我们慢慢收缩套索时，它不可能收缩成一点，最多只能收缩到孔的周围。
数学家为这些事实而感到高兴，因为他们发现了一个完全不能用来描述空间的物体。但是，在 1935 年，爱因斯坦和他的学生内森·罗森（Nathan Rosen）把虫洞理论引进物理世界。他们试图用黑洞解作为基本粒子的模型。爱因斯坦一点也不喜欢在粒子附近重力变得无限大这个从牛顿时代就有的想法。爱因斯坦认为这个“奇异性”应当去掉，因为它没有意义。
爱因斯坦和罗森（Rosen）有了一个新的想法，通常认为电子是一个小点没有任何结构，他们用黑洞代表一个电子。用这种方式，广义相对论可以用统一场论解释量子世界的秘密。他们从标准黑洞解出发，它像一个长“喉咙”的大花瓶。然后将喉咙切掉，把它和另一个翻转的黑洞解合并在一起。对爱因斯坦来说，这个奇怪的但是光滑的结构在黑洞原点没有奇异性，其作用像一个电子。
爱因斯坦罗森桥。在黑洞的中心有一个喉咙，它将空间时间连接到另一个宇宙。穿过不旋转的黑洞将是毁灭性的，但是旋转的黑洞有一个环状的奇异性，这样就有可能通过爱因斯坦罗森桥穿过这个环。这个“桥”仍然是推测的。
不幸的是，爱因斯坦用黑洞代表电子的想法失败了。但是今天，宇宙学家推测爱因斯坦罗森桥可以充当两个宇宙之间的桥梁。我们可以在我们的宇宙中自由地走来走去，直到有一天不巧掉进一个黑洞，我们会突然被吸到这个洞里，并穿过这个洞出现在另一侧（穿过一个白洞）。
对爱因斯坦来说，他的方程的任何解，如果是从实际上似乎合理的出发点得出的，都应当与实际可能的物体相适应。但是，爱因斯坦不担心有人掉进黑洞里，进入一个平行的宇宙。黑洞的中心重力变得无限大，任何人不幸地掉进黑洞里，他们身体的原子会被重力场撕开。（爱因斯坦罗森桥确实会即刻打开，但是又很快关闭，没有物体能及时通过它到达另一侧。）爱因斯坦的态度是，尽管虫洞可能存在，但生物绝不能通过它，也不能活着讲述通过它的经过。
旋转的黑洞
然而，在 1963 年，这种情景开始改变，一位新西兰的数学家罗伊·克尔（Roy Kerr）发现了爱因斯坦方程的精确解，能够最真实地描述正在死亡的星，一个旋转的黑洞。因为角动量守恒，当一颗星在重力作用下收缩时它转得更快。（这也是为什么旋转的星系看起来像一个不转动的车轮，为什么溜冰者当他将手臂抱起来时转得更快的原因。）一个转动的星可以收缩成一个中子环，由于向外排斥的强烈的离心力被向内的重力所抵消而保持稳定。这样一个黑洞的令人吃惊的特点是，如果有人掉进克尔（Kerr）黑洞，他们不会被挤扁压碎；相反地，他们被吸到中心，然后通过爱因斯坦罗森桥到达平行宇宙。当克尔发现这个解答时，他惊喜地告诉他的同事：“通过这个魔环，转眼之间你会到达一个半径和质量都是负的完全不同的宇宙！”
换句话说，艾丽丝（Alice）窥镜的镜框像克尔（Kerr）的旋转环。但是通过克尔环的路是一条不归之路。当你通过环绕克尔环周围的事件穹界时，重力不足以将你挤扁压死，但是它足以阻止你从事件穹界返回。（事实上，克尔的黑洞有两个事件穹界。有人推测：为了返回，你可能需要第二个克尔环将平形宇宙与我们的宇宙以返回方式连接起来。）在某种意义上，克尔的返回洞可以比做摩天大楼内的一部电梯。电梯代表爱因斯坦罗森桥，它连接不同的楼层，每一楼层是不同的宇宙。事实上，摩天大楼里有无限个楼层，每一楼层都与别的层不同。但是这部电梯决不向下走，里面只有向上的按钮。每当你离开一个楼层就不能再返回，因为你已经通过了一个事件穹界。
关于克尔环是不是稳定的，科学家持不同的意见。有些计算得出：当一个人试图通过这个环时，这个人存在的本身会使黑洞变得不稳定，并且通道会关闭。例如，当一束光线要通过克尔黑洞时它会得到极大的能量，因为当它向中心下落时和发生蓝色偏移时它的频率和能量增加。当它接近穹界时它得到如此之多的能量，从而杀死任何想要通过爱因斯坦罗森桥的人。它也会产生它自己的重力场，干涉原来的黑洞，并毁坏通道。
换句话说，尽管有些物理学家相信克尔黑洞是所有黑洞中最现实的，的确能够连接平行宇宙，但是还不清楚进入这个桥是不是安全，通道是不是稳定。
观察黑洞
因为黑洞的性质太奇怪，一直到20世纪90年代，人们还认为它们的存在是一个科幻。密歇根大学的天文学家道格拉斯·里克斯通（Douglas Richstone）在1998年评论道：“10年前，如果你在一个星系的中心发现一个你认为是黑洞的物体，业界中有一半的人会认为你是一个小狂人。”自那以后，通过哈勃空间望远镜、钱德拉（Chandra）X射线望远镜（测量强大恒星和银河源发出的X射线）和巨型阵列射电望远镜（由一系列在新墨西哥的强大的射电望远镜组成），天文学家在外层空间鉴别出几百个黑洞。事实上，很多天文学家相信，天空中的大多数星系（在它们的盘形中心有膨胀）在它们的中心有黑洞。
正如预计的，在天空中发现的所有黑洞旋转得非常快。哈勃空间望远镜对某些黑洞进行了计时，发现它们以每小时100万英里（160 1 93万千米）的速度在旋转。在最中心，我们看到一个扁平的圆形核，直径大约1光年。核内有事件穹界和黑洞本身。
因为黑洞是看不见的，天文学家不得不利用间接的方法验证它们的存在。在照片上，他们设法识别黑洞周围的旋涡气体的“吸积盘”。天文学家现已收集到这些吸积盘的美丽的照片。（这些盘几乎普遍地是在宇宙中快速旋转的物体中发现的。甚至我们的太阳在 45 亿年前形成时它的周围也有一个类似的盘，后来这个盘浓缩成行星。这些盘形成的原因是对于快速旋转的物体盘形代表最低能态。）利用牛顿运动定律，知道了绕中心物体旋转的星星的速度，就能计算中心物体的质量。如果中心物体的逃逸速度等于光速，那么光线也不能逃逸，这就间接证明了黑洞的存在。
事件穹界位于吸积盘的中心。（不幸的是它太小了，用现代技术还无法鉴别。天文学家富尔维奥·梅利亚〔Fulvio Melia〕声称：在底片上捕捉一个黑洞的事件穹界是黑洞科学的最高成就。）不是所有落入黑洞的气体都通过事件穹界。有些从事件穹界的旁边经过喷射到空间，形成两个长的从黑洞北极和南极喷出的喷射气体。这使黑洞的外观像一个陀螺。（从南北极喷出的原因是：当浓缩星星的磁场线变得更强烈时，磁场线集中在北极和南极。当星星继续浓缩时，这些磁场线浓缩成从北极和南极放射的两个管。当离子落入浓缩的星星时，它们沿着这两个狭窄的磁力线，通过磁场北极和南极喷射出去。）
已鉴别出两种类型的黑洞。第一种是恒星黑洞，在恒星黑洞中重力将把正在死亡的星星压垮，直至发生内向爆裂。然而，第二种黑洞更容易察觉。这些是星系黑洞，它们潜伏在巨大星系和类星体的正中心，比太阳质量大100万倍到几十亿倍。
近来，在我们自己的银河系中最终找到一个黑洞。不幸的是，尘云遮住了银河的中心，要不是这个原因，在地球上每天晚上在人马座方向我们会看到一个巨大的火球。没有尘云，银河系中心的亮度会超过月亮，成为夜晚天空最明亮的物体。在这个星系核的最中心有一个黑洞，重量大约为太阳的250万倍。说到它的尺寸，大约是水星轨道半径（5 800 万千米）的十分之一。按照星系的标准，这不是特别大的黑洞。类星体的黑洞的重量可以是太阳重量的几十亿倍。我们后院的这个黑洞目前是相当稳定的。
下一个离我们最近的星系黑洞位于仙女座星系的中心，这是离地球最近的星系，黑洞质量为太阳的300万倍。它的史瓦西半径大约6 000万英里（9 656 万千米）。（在仙女座星系的中心至少有两个大质量的物体，大概是几十亿年前被仙女座星系吞噬的以前的星系留下的。如果几十亿年后银河系最终与仙女座星系相撞，大概我们的星系将被吞噬到仙女座星系的“胃”里，这种情况看来有可能出现。）
星系黑洞最美丽的照片之一是哈勃空间望远镜拍摄的 NGC 4261 星系的照片。在过去，这个星系的射电望远镜照片显示两个从星系北极和南极喷出的非常优美的喷射物，但是没有人知道它的机制是什么。哈勃空间望远镜拍摄了这个星系的最中心的照片，发现一个范围为400光年的美丽的盘。在它的最中心是一个包含吸积盘的小点，吸积盘的范围大约1光年。哈勃空间望远镜看不见的中心黑洞重量约为太阳的12亿倍。
像这样的星系黑洞是如此之强大，它们能够消耗掉整个星星的能量。2004年，美国国家航空航天局（NASA）和欧洲空间局宣布：他们发现在遥远星系中的一个巨大黑洞一口吞掉了一颗星星。钱德拉（Chandra）X射线望远镜和欧洲XMM牛顿卫星观察到同一个事件：RX J124211星系发出的X射线的爆裂标志着一颗星被中心的巨大黑洞吞噬了。这个黑洞的重量估计为太阳质量的1亿倍，巨大的重力使这颗星扭曲和伸展，直至破裂发出X射线的爆裂，向人们泄露它的秘密。德国加尔兴（Garching）的马克斯·普朗克（Max Planck）研究所的天文学家斯特凡尼·科莫萨（Stefanie Komossa）说：“这颗星星被拉伸超出了它的破裂点。这颗不走运的星迷路了，走错了地方，跑到了这个黑洞的附近。”
黑洞的存在有助于解决很多古老的秘密。例如，星系M87一直使天文学家感到奇怪，它看上去像一个大质量的星球，带一个奇怪的“尾巴”。因为它发出大量的辐射，天文学家曾经认为这个尾巴代表反物质流。但今天，天文学家发现它是由巨大黑洞提供能量的，这个黑洞的质量大约为太阳质量的30亿倍。现在相信这个奇怪的尾巴是巨大的离子喷射，它是从这个星系流出的，而不是流进星系的。
有关黑洞最壮观的发现之一是钱德拉X射线望远镜的发现。它通过外层空间尘埃的间隙窥视天空，在可见宇宙的边缘附近观察到黑洞集。总共看到600个黑洞。天文学家通过外推，估计在整个夜晚天空至少有3亿个黑洞。
伽马射线爆裂
上面提到的黑洞的年龄大约有几十亿年。但是天文学家现在很少有机会看到就在眼前形成的黑洞。有些黑洞大概是神秘的“伽马射线爆裂”在宇宙中释放大量的能量。巨大的伽马射线爆裂在释放能量方面仅次于大爆炸本身。
伽马射线爆裂的发现有一段奇怪的历史，可以追溯到冷战年代。在 20世纪 60 年代末，美国担心苏联或另一个国家也许会违背已有的条约，在地球的荒芜地区甚或在月球上秘密引爆核弹。因此，美国发射维拉（Vela）卫星专门侦察“核武器闪光”，或未经许可的核弹引爆。因为核武器闪光呈现截然不同的阶段，每阶段1微秒，每次核武器闪光发出典型的双重闪光，可以被卫星检测到。（维拉〔Vela〕卫星在 20 世纪 70 年代，在南非附近的爱德华王子岛的海面上获得两次这样的核武器闪光，当时以色列战舰在场，今天知识界仍在争论此事。）
但是使五角大楼惊奇的是，维拉（Vela）卫星检测到空间巨大核爆炸的信号。它是苏联利用未知的高级技术在深层空间秘密引爆氢弹吗？担心苏联在武器技术上超过美国，顶尖的科学家被召集到一起分析这些深层空间的扰动信号。
在苏联解体之后，没有必要再对这些数据保密，五角大楼将堆积如山的天文数据倾倒给天文界。几十年来首次揭示出完全新的天文现象，力量之大和范围之广都是空前的。天文学家很快认识到，这些伽马射线爆裂的能量是巨大的，在几秒钟的时间释放出来的能量超过了我们的太阳在它的整个生命期间（大约100亿年）所发出的整个能量。但是爆裂的发生是非常短暂的，一旦被维拉（Vela）卫星检测到，在地面望远镜对准它们的方向时，它们已经暗淡得太多，以至转眼之间什么也看不到了。（大多数爆裂持续时间在 1秒到10秒之间，最短的持续0.1秒，有些持续时间长达几分钟。）
今天，空间望远镜、计算机和快速反应小组改变了我们检测伽马射线爆裂的能力。一天大约能检测到3次伽马射线爆裂，检测由一系列复杂的事件构成。一旦卫星检测到伽马射线爆裂发出的能量，天文学家就用计算机迅速标定出它的精确坐标，并将更多的望远镜和传感器瞄准它的精确方向。
从这些仪器得到的数据已揭示出真实的令人吃惊的结果。在这些伽马射线爆裂的中心有一个物体，通常直径只有几十英里。换句话说，伽马射线爆裂所产生的不可思议的宇宙能是集中在城市大小，比如纽约城这么大小的区域内。多年以来，这种事件主要是双星系统中的中子星碰撞产生的。根据这个理论，这些中子星的轨道渐渐下降，然后停止旋转，最终发生碰撞产生巨大的能量释放。这样的事件是极稀少的，但是宇宙是这样的大，并且因为这些爆裂非常耀眼，所以一天能看到几次。
但是在 2003 年，科学家收集到的新证据说明这些伽马射线爆裂是“超新星”造成的，它产生大质量的黑洞。通过迅速地将望远镜和卫星聚焦在伽马射线爆裂的方向，科学家发现它们像一颗巨大的超新星。因为爆炸的星星有强大的磁场，并从它的北极和南极喷发出辐射，所以看上去好像这颗超新星比它实际更要活跃。也就是说，因为只有在伽马射线爆裂正好指向地球时才能看到它们，所以给我们的虚假印象是它们比实际更强大。
如果伽马射线爆裂的确是黑洞在形成，那么下一代空间望远镜应该能够更详细地分析它们，也许能够回答某些有关空间和时间的深奥的问题。特别是，如果黑洞能够使空间弯曲，那它也能够让时间弯曲吗？
范·斯托库姆的时间机器
爱因斯坦的理论将空间和时间连接成一个不可分割的整体。结果，任何连接空间中两个远距离点的虫洞也能够连接时间上两个相距很远的点。换句话说，爱因斯坦的理论提供了时间旅行的可能性。
几个世纪以来，时间概念本身在发生演变。对牛顿来说，时间像一支箭，一旦飞出去就绝不会改变路程，它将正确地和均匀地到达目标。后来爱因斯坦引进了弯曲空间的概念，这样时间就更像一条河，当它在宇宙间漫游时逐渐加快或减慢。但是爱因斯坦担心时间这条河也许有倒流的可能性。大概在时间这条河中也有旋涡和分叉。
1937年，W.J.范·斯托库姆（W.J.Van Stockum）发现了爱因斯坦方程的一个解，允许时间旅行，从而发现了时间倒流的可能性。他从一个无限的旋转的圆柱体开始。尽管构造一个无限的物体实际上是不可能的，他计算得出如果这个圆柱体以接近光的速度旋转，它就会带动时空结构与它一起转动，很像搅拌机的叶片带动糖蜜旋转一样。（这叫做“框架带动”，现在在旋转黑洞的详细照片中已实际看到它。）
任何勇敢的围绕圆柱体旅行的人会被带动，得到巨大的速度。事实上，从远处的观察者看，这个人的速度好像超过了光速。尽管范·斯托库姆（Van Stockum）本人那时没有认识到，围绕圆柱体旅行一圈实际上在时间上倒退到你出发的时间之前。如果你是中午出发的，那么在你回到出发点时的时间可能是昨天下午6点。圆柱体转得越快，在时间上就倒退得越多（唯一的限制是时间不能倒退到制造圆柱体之前）。
因为这个圆柱体像一根五朔节花柱，这就意味着每次你围绕这个柱子跑一圈，时间就倒退得越来越多。当然，因为圆柱体不可能无限长，所以也可以排除这个解。此外，如果这样的圆柱体能够造出来的话，由于它以接近光的速度旋转，圆柱体的离心力非常大，构成圆柱体的材料将飞散。
格德尔宇宙
1949年，伟大的数学逻辑学家库尔特·格德尔（Kurt G del）发现一个更奇怪的爱因斯坦方程的解。他假定：整个宇宙是旋转的。像范·斯托库姆（Van Stockum）圆柱体一样，你被空间时间像蜜糖一样的黏性所带动。乘坐火箭船围绕格德尔（G del）宇宙旅行，你将回到起点，但是时间却向回倒退了。
在格德尔（G del）宇宙中，一个人原则上可以在宇宙中空间和时间任意两点间旅行。他能看到在任何时期发生的每一个事件，不管是在过去多么久远的时候发生的。因为重力的影响，格德尔（G del）宇宙本身有收缩的倾向。因此，旋转的离心力必须平衡这个重力。换句话说，宇宙必须旋转并超过一定速度。宇宙越大收缩的倾向越大，宇宙就必须转得越快才能防止收缩。
例如，对于像我们这样大小的宇宙，格德尔计算它必须每700亿年转一圈，时间旅行的最小半径是160亿光年。然而，要想让时间倒退，你必须以略低于光速的速度旅行。
格德尔十分清楚从他的解中可能产生的矛盾，即你有可能见到过去的你和有可能改变历史进程。他写道：“坐在火箭船上沿着十分宽阔的跑道跑一圈，你有可能在这个世界上旅行到过去、现在和将来的任何地区，然后再回来，就好像有可能在其他的世界中旅行到空间遥远的地方。这种事情似乎是荒谬的。因为它使一个人能旅行到他最近的过去和他曾经住过的地方。在这里他会发现一位他过去的自己。现在你可以对这个人做某些按照他的记忆没有发生过的事情。”
爱因斯坦被他在普林斯顿高级学术研究所的朋友和邻居发现的解深深地扰乱了。他的回答是十分有启迪作用的：
“在我看来，库尔特·格德尔（Kurt G del）的论文对广义相对论是一个重要的贡献，特别是对时间概念的分析。这里涉及的问题在我建立广义相对论时就困扰我了，我没能成功地澄清它……‘较早较晚’的区别被放弃了，或者在宇宙意义上相距很远的点，以及有关因果连接方向的矛盾出现了……格德尔（G del）先生已经谈到这些问题……有趣的是应不应当考虑根据物理学基础排除这些结果。”
由于两方面的原因，爱因斯坦的回答是重要的。首先，他承认在他建立广义相对论时时间旅行的可能性问题曾经困扰他。因为时间和空间被处理成像一块能够弯曲和扭曲的橡皮，爱因斯坦担心空间时间结构会弯曲得太大，以至时间旅行也许可能。第二，他根据“物理学基础”排除了格德尔的解，即宇宙不是旋转而是膨胀的。
在爱因斯坦去世的时候，众所周知他的方程考虑到奇怪的现象（如时间旅行、虫洞）。但是没有人认真考虑这些问题，因为科学家认为这些现象在自然界是不能实现的。多数人的意见是这些解在真实世界中没有基础。如果你想通过黑洞进入平行宇宙，你将必死无疑。宇宙不旋转。你不能造出无限大的圆柱体，因此时间旅行是个纯学术问题。
索恩时间机器
时间旅行问题沉默了 35 年，直到 1985 年天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）写了一部名叫《接触》（Contact）的小说，他想开拓一条能让女英雄旅行到织女星的道路。这条道路应当是能往返的双向旅行的道路。沿着这条道路，女英雄能旅行到织女星，然后返回地球，这是黑洞类型的虫洞不能做到的。卡尔·萨根求助于物理学家基普·索恩（Kip Thorne），问他有什么办法。基普·索恩（Kip Thorne）因为发现了爱因斯坦方程的新的解答而震惊物理学界，这个解答让时间旅行成为可能而没有从前那么多的问题。在1988 年，索恩和他的同事迈克尔·莫里斯（Michael Morris）、乌尔维·尤尔特塞韦尔（Ulvi Yurtsever）一起指出：如果能够得到奇怪形式的物质和能量，如“外来的负物质”和“负能量”，就能建造一架时间机器。物理学家开始时对这个新的解决方案感到怀疑，因为以前从没有人见过这种外来物质，并且负能量存在的量也极少。但是它代表了我们理解时间旅行的一个突破。
负物质和负能量的最大优点是它使得虫洞成为可穿过的，也就是说你能够通过它作往返旅行而不用担心事件穹界问题。事实上，索恩（Thorne）小组发现通过这样的时间机器进行旅行是相当舒适的，不像商业航线上的旅行那样紧张。
然而，一个问题是外来物质（或负物质）的性质是非常特别的。不像反物质（已知它是存在的，并且在地球重力场作用下它很可能下落到地面），负物质则向上升，也就是说因为它具有反重力，在地球重力作用下它向上升。它对普通物质和其他负物质是排斥的，不是吸引的。这也意味着在自然界，即使它存在的话，也是很难找到的。在 45 亿年前地球开始形成的时候，地球上的任何负物质都漂流到深层空间。因此负物质可能漂浮在空间，远离任何行星。（负物质可能绝不会与经过的星星或行星撞击，因为它被普通的物质所排斥。）
尽管负物质从未被见过（很可能不存在），而负能量虽然极其稀少，但实际上是可能的。1933年，亨里克·卡西米尔（Henrik Casimir）指出：两块不带电的平行金属板能够产生负能量。通常认为两块不带电的金属板应保持固定不动。然而，卡西米尔（Casimir）指出，在这两块不带电的平行板之间有非常小的吸引力存在。1948年，有人实际测量了这个微小的力，说明负能量实际上是可能的。卡西米尔效应利用了真空的相当奇怪的特征。根据量子理论，真空的空间含有从虚无中跳进跳出的“虚拟粒子”。因为海森堡测不准原理允许偏离经典定律，所以偏离能量守恒是可能的，只要事件发生的时间非常短暂。例如，一个电子和负电子由于不确定性有一定的小概率无中生有，然后彼此歼灭。因为两块平行板彼此靠得很近，所以这些虚拟粒子不容易在两块板之间出现。因此，在两块板外围的虚拟粒子比两块板之间的虚拟粒子要多，这就产生从外向内的作用力，将两块平行板轻轻推向一起。1996 年史蒂文·拉莫尔奥克斯（Steven Lamoreaux）在洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）国家实验室精确测量了这个效应。他测量的吸引力很小（等于蚂蚁重量的三万分之一）。板间距越小，吸引力越大。
这就是索恩梦想的时间机器运行的方式。一个高级的文明将从两块被极小的间隙分开的平行板开始。再重新加工将这两块平行板做成一个球，这个球有内壳和外壳。然后做两个这样的球，用一种办法在它们之间串联一个虫洞，一个在空间上连接两个球的通道。每个球封装一个虫洞的嘴。
正常情况下，两个球的时间脉搏是同步的。但是现在我们将一个球放入一个火箭船，它以接近光的速度发射出去，对火箭船来说时间减慢了，这样两个球在时间上就不再同步。在火箭船上的球的时间过得比地球上的球要慢得多。然后，如果一个人跳进放在地球上的球，他可能被吸入到连接它们的虫洞中，并穿过虫洞进入火箭船中，到达过去的某个时刻。（然而，这个时间机器不能将你带回到建造这架机器以前的时刻。）
负能量问题
尽管索恩（Thorne）的解决方案在它公布时使人非常感动，但是实际制造它，即便是高级文明也非常困难。因为这种类型的虫洞依靠大量负能量使虫洞的嘴保持张开，所以首先必须得到大量的非常稀少的负能量。因为通过卡西米尔（Casimir）效应创造的负能量非常微弱，所以虫洞的尺寸不得不比一个原子的尺寸小很多，就使穿过虫洞的旅行不现实。除了卡西米尔（Casimir）效应，还有其他的负能量源，但是所有这些能源都是很难操作的。例如，物理学家保罗·戴维斯（Paul Davies）和斯蒂芬·菲林（Stephen Fulling）曾指出：一面快速移动的镜子可以产生负能量，当镜子移动时这些负能量在镜子前面积累起来。不幸的是，为了得到负能量，镜子必须以接近光速的速度移动。与卡西米尔（Casimir）效应一样，用这种方式产生的负能量也是很小的。
提取负能量的另一种方法是利用高能激光束。在激光的能态中有正能量和负能量共存的“挤压状态”。然而，这个状态也很难操作。一个典型的负能量脉冲也许只持续 10-15 秒，接下去是一个正能量的脉冲。将正能量状态和负能量状态分开尽管极其困难，但它是可能的。我将在第 11 章讨论这一点。
最后，已弄清楚黑洞在它的事件穹界附近也有负能量存在。正如雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）和斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）指出的[7]：一个黑洞不是完全黑的，因为它慢慢蒸发出能量。这是因为测不准原理使放射线隧道有可能通过黑洞的强大重力。但是因为黑洞蒸发使能量渐渐丧失，事件穹界随着时间越变越小。通常，如果正物质（如一颗星）掉进黑洞，事件穹界扩张。但是如果负质量掉进黑洞，事件穹界收缩。这样，黑洞蒸发在事件穹界附近产生负能量。（有人提倡将虫洞的嘴放在靠近事件穹界的地方，以获得负能量。然而，获得这样的负能量将是极其困难和危险的，因为你不得不极其靠近事件穹界。）
霍金（Hawking）指出，为了稳定所有的虫洞解，通常需要负能量。理由非常简单。通常，正能量可以产生一个能够浓缩质量和能量的虫洞开口。这样当光线进入虫洞的嘴时光线会聚。然而，如果这些光线从另一面出现，那么在虫洞中心的某个地方光线会发散。这种情况只有在存在负能量时才会发生。此外，负能量是排斥的，这是保持虫洞在重力作用下不发生收缩所需要的。因此，建造一架时间机器或虫洞的关键，是找到足够数量的负能量使虫洞的嘴张开和保持稳定。（一些物理学家指出，在强大重力场存在的情况下，负能量场是相当普通的。因此大概有一天重力负能可以用来驱动时间机器。）
这样一架时间机器所面临的另一个障碍是：上哪儿去找虫洞？索恩（Thorne）依赖的事实是虫洞是自然发生的，它被称为“空间时间泡沫”。这又回到2 000多年前希腊哲学家芝诺（Zeno）提出的问题：一个人能够旅行的最小距离是什么？
芝诺（Zeno）曾经在数学上证明：跨过一条河是不可能的。他首先将跨过一条河的距离细分为无限个点。但是跨过无限个点需要无限个时间量，因此他得出结论是不可能跨过这条河。或者，由于这个理由，任何东西都根本不可能移动。（过了 2 000 多年，出现了微积分，最后解决了这个疑惑。它可以证明在有限量的时间里可以通过无限多的点，使得运动在数学上证明是可能的。）
普林斯顿大学的约翰·惠勒（John Wheeler）分析爱因斯坦方程想找到这个最小距离。他发现这个距离小得难以相信，量级为普朗克长度（10-33厘米）。爱因斯坦的理论预计空间的曲率是非常的大。换句话说，在普朗克长度的尺度上，空间根本不是光滑的，而是有很大的曲率，即它是卷曲的和“泡沫”状的。空间变成多块状的，并实际上生成细小的在真空中忽隐忽现的泡沫。甚至真空的空间在很小的距离上也总是有空间时间的小气泡在沸腾，它们实际上是小的虫洞和婴宇宙。通常，“虚拟”粒子由电子和反电子对构成，它们瞬间出现，然后又彼此歼灭。但是在普朗克距离上，代表整个宇宙和虫洞的小气泡可以一跃而出，又会意想不到地消失在真空中。我们的宇宙也许就是从漂浮在空间时间泡沫中的一个小气泡，由于还不知道的原因突然膨胀开始的。
因为虫洞是在泡沫中自然发现的，索恩（Thorne）假定：一个高级文明可以用一种办法从泡沫中挑选虫洞，然后用负能量使它膨胀和稳定。尽管这是非常困难的过程，但它是符合物理定律的。
尽管索恩（Thorne）的时间机器在理论上是可能的，但从工程观点来看，建造一架时间机器是极其困难的。还有一个恼人的问题：时间旅行违背物理学的基本定律吗？
卧室中的宇宙
1992 年，斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）试图一劳永逸地解决这个有关时间旅行的问题。他是本能地反对时间旅行的。如果穿越时间的旅行像星期天的野餐那么普通，那么我们应当能看到从未来而来的旅行者呆呆地看着我们和为我们拍照。
但是物理学家常常引证 T.H.怀特（T.H.White）的史诗般的小说《一旦为王，永远为王》（The Once and Future King）。小说中的蚂蚁社会规定：“不被禁止的事情是必须做的。”换句话说，如果物理学的基本原理不禁止时间旅行，那么时间旅行一定是有可能的。（原因是不确定性。除非某事被禁止，否则量子效应和波动将最终使它成为可能，只要我们能长期等待。这样，除非有一条定律禁止它，它将最终发生。）作为回应，斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）提出一个“年代表保护假定”以阻止时间旅行，因此历史学家可以安全地书写历史。根据这个假定，时间旅行是不可能的，因为它违背了特殊的物理原理。
因为虫洞解是极难处理的，斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）从分析马里兰大学查尔斯·米什内尔（Charles Misner）发现的简化宇宙开始讨论。这个宇宙有所有时间旅行的要素。例如，米什内尔（Misner）空间是一个理想的空间，在这个空间中，你的卧室成为整个宇宙。假定卧室左墙的每一点与右墙的相应点是相同的。这意味着你向左墙走，你不会碰得头破血流，而是穿过墙重新出现在右墙。这意味着，在某种意义上左墙和右墙是连接在一起的，像一个圆柱体。
此外，前墙上的点和后墙上的点是相同的，天花板上的点和地面上的点是相同的。这样，如果你在任何方向上走，你恰好穿过卧室墙回到卧室。你逃不出去。换句话说，你的卧室就是整个宇宙！
在米什内尔（Misner）空间，整个宇宙包含在你的卧室中。对面的墙都是彼此连接的，因此进入一面墙你立刻从另一面墙走出。天花板和地板也同样是连接的。人们常常研究米什内尔（Misner）空间，因为它和虫洞有同样的拓扑，但数学上处理起来很简单。如果墙能移动，那么在米什内尔（Misner）空间中，时间旅行是可能的。
真正奇怪的是，如果你仔细看左面的墙，你看到它实际上是透明的，在这堵墙的另一侧有一间你的卧室的复制品。实际上，这是你站在另一房间的你的精确克隆，尽管你只能看见你的背面，看不见前面。如果你向下或向上看，你也看到你自己的复制品。实际上有无限多个复制品站在你的前、后、左、右，以及上面和下面。
要想与你自己接触是十分困难的。每次你转过头想看一下克隆的脸，你发现它们也转过脸去，因此你怎么也看不到它们的脸。但是如果卧室很小，你可以将手伸过墙去抓住你前面的克隆的肩膀。这时你会吃惊地发现，你背后的克隆也伸出手抓住你的肩膀。你也可以将左手和右手伸到侧面，抓住侧面的克隆，就会有无限多个的你手拉着手。结果，你完全可以手拉手地围绕宇宙一周。（你要想伤害你的克隆是不明智的。如果你拿枪瞄准你前面的克隆，你会重新考虑是不是要扣动扳机，因为在你背后的克隆也用枪在对准你！）
在米什内尔（Misner）的空间中，假定你周围的所有墙壁收缩向你靠拢，事情就变得更有趣了。让我们假定卧室在收缩，右墙以每小时2英里（3 122千米）的速度向你靠拢。如果你现在穿过左墙，从移动的右墙返回，你的速度就附加了每小时 2英里，这样你现在移动的速度为每小时 4英里（6.44千米）。实际上每次进左墙出右墙都会得到附加的每小时2英里的速度，因此你现在的速度为每小时 6英里（9.66千米）。在围绕宇宙重复旅行之后，你旅行的速度为每小时6、8、10……英里，直至达到难以想象的接近光速的速度。
在某个临界点，你在米什内尔（Misner）宇宙中跑得是这样地快，结果在时间上你倒退旅行，回到了从前。事实上，你可以访问空间时间中从前的任何一点。霍金（Hawking）仔细分析了这个米什内尔（Misner）空间。他发现左墙和右墙在数学上几乎与虫洞的两个嘴相同。换句话说，你的卧室像一个虫洞，在这个虫洞中左墙和右墙相同，类似于虫洞的两个相同的嘴。
然后他指出：这个米什内尔（Misner）空间在经典力学和量子力学中都是不稳定的。例如，你在左墙擦亮一个亮光，光线每次从右墙出来时都得到能量。光线发生蓝移，也就是说能量变得更大，直至能量达到无限，但这是不可能的。或者光线的能量变得如此之大，它本身产生巨大的重力场使卧室/虫洞收缩。这样，如果你想走过虫洞，它就会收缩。你也能看到：因为放射线能够无限多次通过两堵墙，所以度量空间能量和物质含量的能量动量张量变得无限大。
对霍金（Hawking）来说，这是对时间旅行的致命打击，即产生的量子辐射效应会变得无限大，产生一个奇异，杀死时间旅行者并关闭虫洞。
自从霍金（Hawking）的文章发表后，在物理文献中对霍金提出的奇异问题展开了积极的讨论，有关年代表保护问题，有的科学家赞成，有的反对。事实上，有些物理学家通过适当改变虫洞的尺寸和长度，开始在霍金的证据中找漏洞。他们发现有些虫洞解的能量动量张量确实发生奇异，但是在其他虫洞中能量动量张量是完全确定的。俄罗斯物理学家谢尔盖·克拉申尼科夫（Sergei Krashnikov）考察了各种类型虫洞的奇异问题，并得出结论说：“没有一点证据说明时间机器一定是不稳定的。”
反对霍金的想法又很快转向另一个方向，以至普林斯顿大学的物理学家李鑫（Li -Xin）甚至提出了一个反年代表保护推测：“物理学定律不阻止封闭类时曲线的出现。”
1998年，霍金（Hawking）被迫做出某些让步。他写道：“能量动量张量在某些情况下不发生奇异，说明对早已过去的事件不一定要实行年代表保护。”这不意味着时间旅行是可能的，只是意味着我们的理解还不完全。物理学家马太·维斯（Matthew Visser）说，霍金推测的失败“并不意味着时间旅行的热心家就是对的，而是说明要解决年代表保护问题需要完全建立量子重力理论”。
今天，霍金（Hawking）不再说时间旅行是绝对不可能的了，只是说它太不可能和太不实际了。时间旅行可能的几率是太小了，但是还不能完全排除它。如果有一天，找到一种办法能利用大量的正能量和负能量并且解决了稳定问题，也许时间旅行的确是可能的。（来自将来的旅行者还没有大量涌向我们的原因也许是：他们能够倒退的时间是时间机器创造出来的时候，也许时间机器到现在为止还没有造出来。）
戈特时间机器
1991年，普林斯顿大学的J.里查德·戈特（J.Richard Gott Ⅲ）提出了另一个对爱因斯坦方程的解，考虑了时间旅行问题。他的方法很有趣，因为他从全新的方法出发，完全放弃了旋转物体、虫洞和负能量。
戈特（Gott）1947年生于肯塔基州路易斯维尔市，说话带点温和的南方口音，在纯粹的、混乱的理论物理世界中有点像一个外来人。他童年就参加了业余天文学俱乐部，喜欢看星星，因此从童年就开始了科学研究。
在高中学习时，他赢得了声望很高的威斯丁豪斯科学天才选拔赛（Westinghouse Science Talent Search），从那时起就一直参加这个竞赛活动，担任评委主席很多年。
从事宇宙学研究之后，他开始对很多理论预计的大爆炸的遗迹“宇宙弦”感兴趣。宇宙弦的宽度可能比原子核更小。戈特（Gott）首次发现爱因斯坦方程的一个解，考虑了宇宙弦的存在。但是他又发现这些宇宙弦的一些不平常之处。取两个宇宙弦让它们彼此靠拢，刚好不要碰上，就有可能利用它们作为时间机器。首先，他发现如果围绕这两根刚好要碰上的宇宙弦旅行一周，空间将收缩，产生奇怪的特性。例如，我们知道如果围绕一个桌子走一圈就又回到出发点，转了360度。但是当一个火箭围绕这两根弦跑一周时，转过的角度小于 360 度，这是因为空间收缩了。（锥体的拓扑也是这样，围绕锥体一周转过的角度也小于 360 度。）这样，通过环绕这两根弦快速地跑动，你的速度实际上可以超过光速（正如远距离的观察者所看到的），这是因为总的距离小于预计的距离。然而，这不违背狭义相对论，因为在你自己的参考框架中火箭没有超过光速。
但是这也意味着：如果一个人围绕这两根将要碰上的弦旅行，他就能回到过去。戈特（Gott）回忆说：“当我发现这个解时，我十分激动。这个解只用了正密度的物质，移动的速度比光速慢。相比之下，虫洞解要求更奇异的负能量密度的材料（重量小于零的材料）。”
但是时间机器需要的能量是巨大的。他评述说：“要想让时间旅行到过去，每厘米重量约为1亿亿吨的每根宇宙弦在相反方向移动速度至少为光速的99.999 999 996%。我们已经观察到宇宙中的质子移动的速度至少有这么快，因此这样的速度是可能的。”
一些评论家指出：宇宙弦即使存在的话也很稀少，碰撞的弦就更少了。因此戈特（Gott）建议如下：一个高级文明的社会也许能在外层空间发现一个单一的宇宙弦，利用巨大的空间船和巨大的工具，他们可以将这个弦重新成型为一个有点弯曲的矩形环（像一个躺椅的形状）。他假定这个环可以在自己的重力作用下收缩，结果此宇宙弦的两个直边可能以接近于光的速度彼此分开，就这样简单地产生了一个时间机器。然而，戈特（Gott）承认：“一个弦的收缩回路要大到使你环绕它一圈在时间上要用一年的时间，质量能量要超过整个星系的一半。”
时间悖论
从传统上讲，物理学家排除时间旅行的另一个理由是出于时间悖论问题。例如，你回到过去，在你出生之前将你的双亲杀死，那么你就不可能出生了。因此你绝不可能在时间上回到过去去杀死你的父母。这是不可能的，因为科学是根据逻辑一致的思想。这个真正的时间悖论就足以排除时间旅行的可能。
这些时间悖论可以分为几大类：
1.祖父悖论
在这种悖论中，你以一种方式改变过去，使今天的存在成为不可能。例如，你回到遥远过去的恐龙时代，不小心踩到一个小的满身是毛的哺乳动物，它是人类原始的祖先。因为你杀死了你的祖先，使得你今天在逻辑上不能存在。
2.信息悖论
在这种悖论中，信息来自将来，这意味着信息可能没有起源。例如，假如一位科学家造了一架时间机器，在时间上回到过去，把这个时间旅行的秘密告诉了年轻时候的他自己。这样时间旅行的秘密就没有起源了，因为年轻科学家拥有的时间机器不是他自己造的，而是从年老的他自己传给他的。
3.比克尔（Biker）悖论
在这种类型悖论中，一个人知道将来的事情，可以做某些事情使得将来的事情成为不可能。例如，你让时间机器把你带到将来，你看见你注定要娶一个叫简（Jane）的女人。然而，根据你的喜好你决定娶海伦（Helen）。这样就使你自己的将来成为不可能。
4.性别悖论[8]
在这种类型悖论中，你生了你自己，在生理上这是不可能的。在英国哲学家乔纳森·哈里森（Jonathan Harrison）写的故事中，故事中的英雄不仅他的父亲是他自己，而且吃了他的人也是他自己。在罗伯特·海因莱因（Robert Heinlein）的经典故事《生性怪癖的人》（All You Zombies）中，英雄同时是他的父亲、母亲、女儿和儿子，即家庭中其他三个成员是他自己。（故事情节见注释[8]。解开性别悖论实际上是相当棘手的，既要求时间旅行的知识，也要求知道DNA结构。）
在《来世的终结》（In The End of Eternity）一书中，阿西莫夫（Asimov）想象一个“时间警察”负责防止这些悖论的产生。在电影《终结者》（Terminator）中，故事情节依赖信息悖论而转移。它讲到：科学家研究了一个从将来的机器人收回的微芯片，然后他们制造了一种有知觉的机器人接管了世界。换句话说，这些超级机器人的设计不是由发明者创造的，而只是来自将来的一个机器人的残骸。在《回到将来》（Back to the Future）一书中，迈克尔·J·福克斯（Michael J.Fox）力求避免祖父悖论。当他在时间上回到过去，见到十几岁时的他的母亲，她一见钟情地爱上了他。但是如果她放弃福克斯（Fox）未来的父亲的求爱，那么他本身的存在就受到威胁。
剧本作家在制作好莱坞大片时随意违背物理学定律。但是在物理学界，则非常严肃地对待这些悖论。任何对这些悖论的解答必须符合相对论和量子理论。例如，要符合相对论，时间的河流就不能简单地结束。你不能筑坝阻挡时间的河流。在广义相对论中，时间用一个光滑的、连续的表面代表，不能撕开或撕裂。可以改变它的拓扑，但不能停止它。这意味着，如果你在出生前杀死你的父母，你不能完全消失。这就违背了物理规律。
当前，物理学家对于时间悖论集中在两个可能的解决方案上。第一，俄罗斯宇宙学家伊戈尔·诺维科夫（Igor Novikov）相信我们将被迫以一种方式行事而不让悖论发生。他的建议被叫做“自我一致性学校”。如果时间河流本身光滑地向回弯曲产生一个旋涡，他建议有某种“看不见的手”会阻止我们跳回到过去和产生时间悖论。但是诺维科夫（Novikov）的方法提出了自由意愿问题。如果我们在时间上回到过去，见到我们出生前的父母，我们可能会想我们应该有我们行动的自由。诺维科夫认为有一条未发现的物理定律阻止任何会改变将来的行动（例如杀死父母，使你不能出生）。他指出：“我们不能将时间旅行者送回到伊甸园要夏娃不从树上摘苹果。”
阻止我们改变过去和产生悖论的这种神秘的力是什么呢？他写道：“这种对我们自由行动意愿的限制是不平常的和神秘的，但不是完全没有道理的。例如，我们可能想要在没有任何设备的帮助下在天花板上行走。但重力定律不允许我们这样做。如果这样做的话就会掉下来，因此我们的自由意愿受到限制。”
但是没有生命的物质（根本没有自由意愿）被投向过去也会发生时间悖论。假定在公元前330年，在亚历山大大帝和古波斯帝国国王大流士三世就要爆发历史性战役之前，你把机关枪带到那个时候，告诉他们怎样使用。我们就有可能改变随后的整个欧洲的历史（我们也许会发现我们现在讲的是波斯语，而不是欧洲语）。
事实上，即便是对过去的最微小的干扰也可能会引起意想不到的今日的悖论。例如，“混沌理论”利用“蝴蝶效应”这个隐喻。在地球气候形成的危急关头，即便是一只蝴蝶翅膀的鼓翼也能产生波动，使力的平衡破坏和引发强大的暴风雨。即便是最小的没有生命的物体送回到过去的岁月也会不可避免地以一种意想不到的方式改变过去，引起时间悖论。
第二种解决时间悖论的方式是：时间河流光滑地分岔成两条河或支流，形成两个截然不同的宇宙。换句话说，如果你在时间上回到过去杀死了你出生前的父母，你杀死的是另一个宇宙中在遗传上与你父母相同的人，在那个宇宙中你不会降生。但是在你原来的宇宙中的父母不受任何影响。
这个第二种假定叫做“多世界理论”，即所有可能的量子世界都有可能存在的思想。这就消除了霍金（Hawking）发现的无限奇异[9]，因为在米什内尔（Misner）的空间中放射线不重复穿过虫洞。它只穿过一次。每次穿过虫洞时它都进入一个新的宇宙。这个悖论大概涉及到量子理论的最深层次的问题：一只猫怎么会在同一时间又死又生呢？
要回答这个问题，物理学家不得不接受两个令人震惊的答案：要么有一个宇宙知觉在看着我们大家，要么有无限多个量子宇宙。
