空间和时间旅行①6篇(穿越时空：深度探索空间和时间旅行)

空间和时间旅行是人类一直以来的梦想。在现代科学的发展中，人们通过创新的科技手段，不断探索时空的奥秘。本文将为您介绍关于空间和时间旅行的前沿研究以及相关的理论与实践成果，为您揭示这个神秘领域的最新进展。

第1篇

1. 理解文章的基本内容，了解有关空间和时间旅行的知识。

2. 把握空间旅行、时间旅行、时间膨胀等概念，快速、准确的筛选相关信息。

3. 引发学生想象与联想，激发学生热爱科学、勇于探索的兴趣和热情。

抓住关键句，准确迅速筛选有效信息，完成对时间旅行的概括。

内容全文共四个部分，每部分的小标题可以作为理清思路的切入点。进行空间旅行无论是到其他行星旅行，还是到其他恒星旅行，最大的障碍是速度问题，于是引出第三部分如何提高速度的话题，但即使是以最快的光速旅行，也不能使个体的人在有生之年达到宇宙中任意远的星体，由此又引出了第四部分“时间旅行”的话题。

四.在把握全文思路的基础上部分阅读课文，筛选主要的信息及相关的表层信息。

⑵什么是时间膨胀？时间膨胀现象发生的主要条件是什么？ (课课练p22-13)

五、重点阅读时间旅行部分，联系上下文，理解重点语句。

3.全文渗透着勇于探索，大胆创造的思想，并且洋溢着强烈的追求真理的热情。

八同步训练阅读“到其他行星上旅行”部分，完成下列题目。

1.第2自然段“到达冥王星需要6800年，相当于最早的文明时代延续至今的年数”一句中，判断“最早的文明时代”不正确的一项是

a. 是继蒙昧时代、野蛮时代之后人类社会发展的第三个阶段。

b. 人类跨入文明时代，大体上也就进入了阶级社会。

c. 最早文明时代的主要成就与标志是：出现了电气、机械、学校、科学以及立宪君主制 等。

d. 文明时代开始于文字的产生，又分为古代文明和近代文明两个阶段。

2.第3自然段中说，“1947年，美国空军飞行员查理斯·耶格尔首次突破声音的障碍，以超过每小时679英里（1078公里）的速度飞行。”由此可以推知，下列有关声音的速度的解释，不正确的一项是（ ）

c. 音速的快慢同媒质的性质和状态（如温度）等有关。

d. 根据物理学知识，0℃时空气中声速为331.36米/秒，可知此时的音速为每小时1192.89公里。

4.本节开头和结尾分别列出一组人类进行太空旅行所需时间的数字，即到达月球分别为半年和2小时，到达火星为93年和18天，到达冥王星为6800年和3.5年。作者用这几组数字作对比，是要说明一个什么意思？

a. 时速60英里的速度，无法进行除月球等少量星球外的星际旅行。

b. 只有每秒32英里的速度，才能满足我们到遥远星球上的需要。

d.人们登上太阳神吧探测器，13分钟就可绕地球飞行一圈。

第2篇

1.根据课文理解“空间旅行”“时间旅行”，积累有关科学知识；

2.整体把握文章思想内容，抓住关键句，准确、迅速地筛选、提取有价值的信息，进行思维训练；

3.培养热爱科学、追求真理、勇于探索、敢于创新的时代精神。

宇宙是无限的还是有限的、时间是有始有终的吗？这个人类最古老最基本的问题，始终受到人类的关注。本世纪最重要的广义相对论学者和宇宙学家霍金为此发表了震惊世界的名著——《时间简史》，而当代科普作家齐然尔曼运用科学推知法探索宇宙，试图引领我们去做“空间和时间的旅行”。今天就让我们跟随作家做一次探秘旅行吧！

2.快速默读全文,把握课文内容,初步理解所介绍的科学知识。

b.什么是“空间旅行”？请同学们集中速读课文有关内容，找出课文关键语句予以概括。

3.组织四人学习小组研究性精读“空间旅行”的三个章节，各组指定发言人讲解。

c、为什么说时间膨胀“为人类探索能力所不及的宇宙提供了方法”？

a.根据课文内容整体把握，提取、概括所需信息，积累有关宇宙学的科技知识是学习本文的重点。

b、阅读“加快速度”与“时间旅行”两文段，抓住关键语句筛选信息是重点也是难点；对本文科学推断思维的梳理变为难点。

a、科学与想象的结合。作者在科学探索中其推断既是建立在准确的理论数据上的，又处处包含神奇的想象和推测，使本文既有知识性，又有趣味性。

b、论证与假定的结合。作者谈及“加快速度”几种方法时采用假定可以实现的方式，而又运用科学依据推恒星旅行的难度。“时间旅行”章节第4、7自然分别假定，并论证其结果。其中第4段用了引申法（反证法），第7段采用了假定推断。

c、运用小标题分章节讲述，层次清晰，条理井然，思维严密，推断合理。

d、全文渗透着勇于探索，大胆创造的思想，并且洋溢着强烈的追求真理的热情。

第3篇

1.根据课文理解“空间旅行”“时间旅行”，积累有关科学知识；

2.整体把握文章思想内容，抓住关键句，准确、迅速地筛选、提取有价值的信息，进行思维训练；

3.培养热爱科学、追求真理、勇于探索、敢于创新的时代精神。

宇宙是无限的还是有限的、时间是有始有终的吗？这个人类最古老最基本的问题，始终受到人类的关注。本世纪最重要的广义相对论学者和宇宙学家霍金为此发表了震惊世界的名著——《时间简史》，而当代科普作家齐然尔曼运用科学推知法探索宇宙，试图引领我们去做“空间和时间的旅行”。今天就让我们跟随作家做一次探秘旅行吧！

2.快速默读全文,把握课文内容,初步理解所介绍的科学知识。

b.什么是“空间旅行”？请同学们集中速读课文有关内容，找出课文关键语句予以概括。

3.组织四人学习小组研究性精读“空间旅行”的三个章节，各组指定发言人讲解。

c、为什么说时间膨胀“为人类探索能力所不及的宇宙提供了方法”？

a.根据课文内容整体把握，提取、概括所需信息，积累有关宇宙学的科技知识是学习本文的重点。

b、阅读“加快速度”与“时间旅行”两文段，抓住关键语句筛选信息是重点也是难点；对本文科学推断思维的梳理变为难点。

a、科学与想象的结合。作者在科学探索中其推断既是建立在准确的理论数据上的，又处处包含神奇的想象和推测，使本文既有知识性，又有趣味性。

b、论证与假定的结合。作者谈及“加快速度”几种方法时采用假定可以实现的方式，而又运用科学依据推恒星旅行的难度。“时间旅行”章节第4、7自然分别假定，并论证其结果。其中第4段用了引申法（反证法），第7段采用了假定推断。

c、运用小标题分章节讲述，层次清晰，条理井然，思维严密，推断合理。

d、全文渗透着勇于探索，大胆创造的思想，并且洋溢着强烈的追求真理的热情。

第4篇

一、基础知识目标：理解文章基本内容，了解有关空间和时间旅行的知识。

二、能力培养目标：把握空间旅行、时间旅行、时间膨胀等概念，快速、准确地筛选相关信息。

三、思想教育目标：引发学生想象与联想，激发学生热爱科学、勇于探索的兴趣与热情。

本文是一篇科普文章，概念多，信息量大，适于训练学生筛选信息的能力。在本单元前三篇课文的学习过程中，学生已基本掌握了筛选信息的一些基本方法，因此，本课可设计成一节训练验收课、提高课，使学生在实践中家展筛选信息的能力，提高阅读水平。

本课是自读课，课文内容涉及科学的尖端课题，其中的名词术语不宜要求全部理解，如旋转黑洞、白洞、虫孔、超级绳索等。把握什么是空间旅行、什么是时间旅行是学习本文的关键。空间旅行概念容易理解，难点在于对时间旅行的把握。教师可利用文中大胆而奇特的想象激发学生阅读的兴趣，并给予学生充分的阅读、思考和探讨的空间，注重发展学生的思维。

把握空间旅行、时间旅行、时间膨胀等概念，快速、准确地筛选相关信息。

1.导语：宇宙对于人类来说，充满了神秘色彩与超乎寻常的吸引力，尽管人类从诞生之日起就在探索宇宙奥秘的问题上进行着不解的努力，但至今我们仍对宇宙知之甚少。于是科幻作家们赁借丰富而奇特的想象，构建出了一个个新颖离奇的虚幻世界，对宇宙奥秘作出了别出心裁、绚烂多姿的推断和设想。如大家熟知的《星球大战》、《佛罗纪公园》、《失落的世界》等等。那么人类是否真的能在不久的将来移居其它星球？是否真盼能让时光倒流，重返白至纪探寻恐龙灭绝的原由？今天我们就和英国科普作家齐然尔曼先生一起探讨关于空间和时间旅行的问题。

1.本单元的学习重点是筛选信息，我们在前三篇课文的学习中已掌握了筛选信息的有关方法，这节课就以这篇课文为例来检测同学们筛选信息的能力水平。再次强调筛选信息的要求是迅速、准确。

2.学生分组讨论，比较哪组同学能够迅速而准确地筛选信息。

1.要求学生读一遍课文，迅速筛选出文章的中心话题，依据各部分小标题理清文章的总体思路。

明确：全文围绕首句“让我们在地球通向宇宙中的任何行星、恒星和星系的宇宙高速公路上开始我们的旅行”展开话题。

全文共四个部分，每部分的小标题可作为理清思路的切入点。进行空间旅行无论是到其他行里旅行，还是到其他恒星旅行，最大的障碍是速度问题，于是引出第三部分的如何提高速度的话题，但即使是以最快的光速旅行，也不能使个体的人在有生之年达到宇宙中任惠远的星体，由此又引出第四部分“时间旅行”的话题。可启发学生画出简洁的思路图。

四、在把握全文思路的基础上分部分阅读课文、筛选主要信息及相关表层信息。

1.播放文章前两部分内容的录音，讨论并竞答下列问题：

②要进行空间旅行，为什么速度问题成为主要障碍？

明确：利用目前人类所创造的速度最快的太阳神探测器，能在较短时间内进行星际旅行，但这只是想象和推断，因为“其实我们无法登上这个无人驾驶的飞行器”。即使假设太阳神探测器能载人，也无法在人的有生之年到达距离无限遥远的其它恒星和星系。因此，提高速度是关键问题。

明确：在连续时间段要能够（为飞船）提供足够的推力。

明确：使用燃料的方式包括：使用校推进系统（包括核裂变反应及更为先进的核聚变反应）、运用物质——反物质发动机；不使用燃料的方式：利用太阳风的能量作为推力。

3.阅读最后一部分“时间旅行”。讨论并竞答下列问题；

②什么是时间膨胀？时间膨胀现象发生的主要条件是什么？

明确：运动物体接近光速时，对随光一起旅行的任何物体和人员来说，时间慢了下来，化学反应和生物过程也减慢t，这种现象叫时间膨胀。时间膨胀现象发生的主要条件是运动物体的速度接近光速。

明确：为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法，即使星系间旅行成为可能。

④为什么说时间膨胀为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法？

明确：人类在时间膨胀中生活，生命好像暂时停止了，实际上能够到遥远的恒星和其他星系中旅行，即时间膨胀极大地延长了人的生命，因此使到遥远恒星和其他星系旅行成为可能。

五、重点阅读“时间旅行”部分，联系上下文理解重点语句，筛选隐含信息。教师可根据学生具体情况作适当点拨。

1.第四部分第三段写到时间膨胀“是一种时间旅行”，而第四段又假定“时间膨胀的现象不是时间旅行”，二种判断是否矛盾，为什么？

明确：不矛盾，两个判断都成立，因为判断角度不同。“时间膨胀是一种时间旅行”是从科学幻想的角度进行的判断，因为此时空间旅行者相对自身来讲是在未来旅行，在体验自然条件下自身所不能达到的未来。“时间膨胀的现象不是时间旅行”是从科学角度进行的判断，因为此时的时间就宇宙时间来讲既不是过去的时间，更不是未来的时间，因为即使用光速旅行也需要时间，旅行做不到即刻到达，这决定了人类不能到达未来的宇宙时间。

2能“看到过去事物”这一推断依据是什么？能看到地球的过去的原理是什么？

明确：这一推断的依据是，光速也需要时间，我们看到的一切都是过去的（用电视动画演示这一事实）。看到地球过去的原理：根据镜子反射原理，设想有一颗距地球无限遥远的星体，其表面特别光滑，反射能力极强，天文学家可利用功能极强的光学望远镜收集该星体反射的光，看到地球过去的情况（用电视动画演示这一原理）。

明确：看到过去并不是离开现在回到过去，所以不是时间旅行。

1.请学生总结从本文获得的主要信息有哪些，次要信息及相关信息有哪些，并谈谈在筛选信息时所运用的主要方法。

提示：主要信息包括空间旅行和时间旅行的概念，以及时间膨胀概念等。次要信息及相关信息进行空间旅行的方式、方法，对于提高速度的多种设想，时间膨胀的意义，看到过去事物的设想等。运用的方法包括：抓关键语句，联系上下文捕捉主要信息和相关信息，透过表层信息挖掘隐含信息等。

2.教师小结：肯定学生在本课学习中所表现出的积极主动性，对表现突出的小组进行表扬。

结语：宇宙的奥秘无穷无尽，希望通过这篇文章的学习能激发同学们关于宇宙未知数的联想、想象以及探索宇宙的兴趣和热情，因为我们今天建立在科学基础上的畅想往往会成为明天的现实。

1.写一篇科学幻想作文。要求：信息含量大；想象与联想大胆新奇，同时还要有一定的科学依据；800字以内。

2.推荐科普读物（如“剑桥文丛”科普丛书），鼓励学生在互联网上查阅有关信息。

第5篇

(1)理解文章基本内容，了解有关空间和时间旅行的知识。

(3)大致了解本文出现的一些科学术语，如:光年、白洞、旋转黑洞、超级绳索等。

(1)整体把握文章思想内容，抓住关键语句，准确、迅速地筛选、提取有价值信息。

通过学习本文，培养热爱科学、追求真理、勇于探索，敢于创新的时代精神。

重点:快速、准确地筛选空间旅行、时间旅行、时间膨胀等概念信息。

宇宙对于人类来说，充满了神秘色彩与超乎寻常的吸引力，尽管人类从诞生之日起就在探索宇宙奥秘的问题上进行着不懈的努力，但至今我们仍对宇宙知之甚少。于是科幻作家们凭借丰富而奇特的想像，构建出了一个个新颖离奇的虚幻世界，对宇宙奥秘作出了别出心裁、绚烂多姿的推断和设想。如大家熟知的《星球大战队》《株罗纪公园》、《失落的世界》等等。那么人类是否真的能在不久的将来移居其他星球?是否真的能让时光倒流，重返白垩纪探寻恐龙灭绝的原因?今天我们就和英国科普作家齐然尔曼先生一起探讨关于空间和时间旅行的问题。

[明确]文章的中心话题是介绍星际和星系之间旅行的有关知识。

[要点]全文以小标题的形式分成了四大块，内容概括醒目。前后按内在的逻辑先后顺序贯穿排列。文章第一句话"让我们在地球通向宇宙中的任何行星、恒星和星系的宇宙高速公路上开始我们的旅行"领起全篇，以下按距离地球远近依次介绍。由"到其他行星上旅行"写到"到其他恒星上旅行"，又由于距离的遥远，就涉及到一个速度问题，所以作者接着介绍了"加快速度"方面的知识，而还因为有人的寿命问题，作者"紧接着又介绍了"时间膨胀"。这样按内在严密的逻辑性逐步写来，内容多而有序，层次条理分明。文章读起来，如剥竹笋，层层续接，逐层深人;又如连环，环环相扣，设疑，解疑，娓娓道来，趣味盎然。

膨胀:由于温度增高或其他因素，物体的长度或体积增加。

2、[思考]要进行空间旅行，为什么速度问题成为主要障碍?

[点拨]利用目前人类所创造的速度最快的太阳神探测器，能在较短时间内进行星际旅行，但这只是想像和推断，因为"其实我们无法登上这个无人驾驶的飞行器"。即使假设太阳神探测器能载人，也无法在人的有生之年到达距离无限遥远的其他恒星和星系。因此，提高速度是关键问题。

[明确]在连续时间段要能够 (为飞机)提供足够的推力。

[明确](1)"裂变反应堆";(2)"核聚变";(3)"帆船或宇宙飞船配有直径为数百里的帆，在飞行过程中可以从太阳风获取能量";（4）"物质——反物质发动机"。

6、什么是时间膨胀?时间膨胀现象发生的主要条件是什么?

[明确]运动物体接近光速时，对随光一起旅行的任何物体和人员来说，时间慢了下来，化学反应和生物过程也减慢了，这种现象叫时间膨胀。时间膨胀现象发生的主要条件是运动物体的速度接近光速。

7、[思考]时间膨胀对于空间旅行的意义是什么?为什么说时间膨胀为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法?

[点拨]时间膨胀为人类能力所不能及的宇宙提供了方法，即使星系间旅行成为可能。

人类在时间膨胀中生活，生命好像暂时停止了，实际上能够到遥远的恒星和其他星系中旅行，即时间膨胀极大地延长了人的生命，因此使到遥远恒星和其他星系旅行成为可能。

8、重点阅读"时间旅行"部分，联系上下文理解重点语句，筛选隐含信息。

(1)[讨论]第四部分第三段写到"时间膨胀是一种时间旅行"，而第四段又假定"时间膨胀的现象不是时间旅行"，两种判断是否矛盾，为什么?

[明确]不矛盾，两个判断都成立，因为判断角度不同。"时间膨胀是一种时间旅行"是从科学幻想的角度进行的判断，因为此时空间旅行者相对自身来讲是在未来旅行，在体验自然条件下自身所不能达到的未来。"时间膨胀的现象不是时间旅行"是从科学角度进行的判断，因为此时的时间就宇宙时间来讲既不是过去的时间，更不是未来的时间，因为即使用光速旅行也需要时间，旅行做不到即刻到达，这决定了人类不能到达未来的宇宙时间。

(2)[思考]能"看到过去事物"这一推断依据是什么?能看到地球的过去的原理是什么?

[点拨]这一推断的依据是，光速也需要时间，我们看到的一切都是过去的。看到地球过去的原理:根据镜子反射原理，设想有一颗距地球无限遥远的星体，其表面特别光滑，反射能力极强，天文学家可利用功能极强的光学望远镜收集该星体反射的光，看到地球过去的情况。

[明确]看到过去并不是离开现在回到过去，所以不是时间旅行。

9、本文不是单调枯燥的知识介绍，而是充满了作者瑰丽神奇的想像，到处洋溢着作者的激情，试举例加以说明。

[要点]如文章开头作者就写道"让我们……开始我们的旅行"、"即使我们能到达火星，那时也得让重孙子来安葬我们。"语句之中饱含了作者对科学的热爱与期望，所以在写到星系远距离旅行时，作者激动地写道"我们能够在有生之年到达银河系中最近的恒星吗？即使以光速旅行，也只能到达邻近星系中的几百个恒星，难道只能如此吗?未必!"这是探索宇宙，探索未来的勇气和胆量，显示了作者对科学真理的热爱与执着，正因为有这种精神，作者在写到加快速度时才热情地想像各种产生推动力的方法，写到时间旅行时，才大胆地想像回归过去。

10、知识性和趣味性是这篇文章的特点，本文是如何体现的?

[要点]准确地知识介绍和丰富大胆地想像是本文的一大特点。作者在介绍时间和空间旅行的知识时，列出了一些确切的数字，使读者在获取大量的知识中，体会到了作者的严谨。同时尊重科学，又不拘于科学，作者以其丰富的常识和大胆的想像，拓开思维的空间，探索宇宙，预测未来，为读者展开一幅深遥无边的宇宙画面，使他们既汲取科学知识，又神游科学殿堂，受到一种精神上的浸染。

空间和时间旅行是人类探索物质存在、运动和发展的两种根本方式，实现空间旅行和时间旅行的最大限度来自于速度即人类以现有的技术不可能达到光速或接近于光速以及由此产生的燃料问题等等，但是人类的探索精神和进取精神必将对科技发展产生巨大的推进作用。

第6篇

这是一篇科普文章，以星际和星系之间的旅行为话题，阐释了有关空间和时间旅行的知识。本文具有很强的科学性，又充满了大胆的、甚至是神奇的想象，洋溢着热爱科学、追求真理的执着与热情，阅读时要认真体会。

让我们在地球通向宇宙中的任何行星、恒星和星系的宇宙高速公路上开始我们的旅行。踩油门以60英里每小时的速度行驶，要用半年的时间才能到月球；在火星与地球间隔距离最近时（每26个月出现一次），要用 93年的时间才能达到火星；需要6800年的时间才能到达太阳系最外处的冥王星。 半年的时间并不糟糕，然而又有谁会花93年的时间去宇宙的某个地方？即使我们能到达火星，那时也得让重孙原来安葬我们。到达冥王星需要6800年，相当于最早的文明时代延续至今的年数。很显然，以时速60英里的速度，不能进行星际旅行。好在我们有时速更快的飞行器。

1947年，美国空军飞行员查理斯·耶格尔首次突破声音的障碍，以超过670英里每小时（1078公里）的速度飞行。 6年后，他创造了新的飞行纪录，比以前的速度快2.5倍。在这之后，1969年“阿波罗 10号”指挥舱内宇航员的速度为时速24791英里（39896公里），这是人类旅行的最高速度。不载人的宇宙飞船的速度更快。其中，以115200英里每小时（185391公里）或32英里每秒（51公里）的巡航速度绕太阳飞行的美国宇航局的德国建造的太阳神探测器是速度最快的宇宙飞船（在离太阳最近时，速度可达到44英里每秒，但这个速度不是常量）。只有这个速度才能满足我们到遥远星球上去的需要。因此，我们停好车，登上太阳神探测器（其实我们无法登上这个无人驾驶的飞行器）。以32英里每秒的速度旅行，13分钟可绕地球飞行一周，2小时到达月球，18天到达火星，3.5年到达冥王星。

人类到其他恒星上去可不是一件大美差。半人马座比邻星是离我们最近的恒星（这里当然不包括我们自己的太阳）之一，与地球相距25万亿英里远，即地球到冥王星距离的 7000倍。我们乘坐太阳神探测器到达半人马座比邻星，要用25000年。我们星系中的其他恒星都比半人马座远成百上千倍。其他星系就更远了。我们的银河系有数百颗以巨大的螺旋形排列的恒星。我们所看到的空中的恒星只是该螺旋形的一部分。其他星系更遥远，若不用高倍望远镜，就辨不出其中的各颗恒星（在宇宙的万亿个星系中只有5个能够用肉眼看到，它们在天空中分别只有一个小黑点）。

由于恒星和星系之间相距遥远，英里这一测量单位很快变得不实用。天文学家改用光年（ly）。光年是光在真空中传播一年的距离，约为5.9万亿英里（9.5万亿公里）。半人马座离地球约4.2光年，即从地球到半人马座，光约需要4.2年。上面已谈到，太阳神探测器的速度是光速的千分之六，飞完这段距离需要25000年。光穿过银河系的螺旋形，需要10万年；太阳神探测器需要6亿年。这个距离实在让人吃惊。我们能够在有生之年到达银河系中最近的恒星吗？

显而易见，即便以32英里每秒的速度进行星际旅行还不够快。光的速度最快，它在空间等真空的速度为每秒 186300英里（299800公里每秒）。问题在于在连续的时间段要能够提供足够的推力。推力产生加速度，进行星际旅行的飞船所需加速度为1个重力加速度（lg）或接近五个重力加速度，这是地球和物体之间的重力产生的自由落体加速度（不考虑空气阻力）。这个速率为32英尺/秒（9.8米/秒2）。即岩石从高层建筑物上落下时，l秒钟后速度达到五英尺/秒，2秒钟后为64英尺/秒，3秒钟后为96英尺/秒，依此类推每秒钟增加 32英尺。如果飞船能做到以这个速率加速，一年后能达到光速！

但我们现在还做不到这一点。我们现在所用的化学推进火箭不能提供完成远程飞行所需的推力。火箭发动机中的燃烧是非核燃烧，燃料的燃烧效率很差，不能提供足够力量。火箭燃料箱不能携带足够的燃料。 核推进系统就强多了，而这种系统正在研究中。裂变反应堆释放能量的方式与原子弹和核电厂一样，采用现代技术就可以实现。它们提供的加速度将远远高于光速的1％。在3－4星期中可到达地外行星，用400年的时间大批大半人马座。

核聚变是实现核推进的另一种更好的方法，这是太阳、其他恒星和氢弹释放能量的方式。遗憾的是，在受控核聚变中，现有技术也不能释放足够的能量。未来的宇宙飞船可能根本不必携带燃料。例如，帆船或宇宙飞船配有直径为数百英里的帆，在飞行过程中可以从太阳风（太阳发出的高能、高速带电粒子流）获取能量。从理论上说，这类宇宙飞船能达到飞往恒星所需的lg加速度。梦想家们也在设计其他的异想天开的技术，例如物质—反物质发动机（一种能将在空间中广泛分布的氢原子聚集和集中起来用作核燃料的新发明）。

即使我们能够以光速或接近光速旅行，旅行范围也限于我们在有生之年可进行探索的星体。在我们的银河系中最遥远的恒星离我们8万光年。麦哲伦星云是离我们最近的星系，有约17万光年之遥。宇宙中最遥远的星系距地球约有150亿光年。即使以光速旅行，也只能到达邻近星系中的几百个恒星。

运动物体接近光速会出现令人费解的现象。对随光一起旅行的任何物体和人员来说，时间慢了下来。这是爱因斯坦的狭义相对论的部分内容，利用原子钟进行的实验证明了这一点。并非只有时钟减慢，化学反应和生物过程也减慢了。这一现象叫时间膨胀。

运动速度和时间变化不是简单的线性关系。光速降到一半或四分之一时，时间变化率并没有分别降到一半或四分之一。只有速度十分接近光速时，时间膨胀才明显。时间膨胀成为现实，令人惊叹不已。速度十分接近光速时，空间旅行者袁老的速度是没有进行旅行的人的千分之一或万分之一。在地球上已过去了10万年，而我们的空间冒险者也许只长了10岁。地球上已经历数代沧桑，文明已经历多次兴衰，冰期出现又消失多次。这位空间冒险者在空间仅度过10年。人类在时间膨胀中生活，生命好像暂时停止了，实际上能够到遥远的恒星和其他星系中旅行。最主要的障碍是我们无法达到光速。

时间膨胀不仅为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法，它也是一种时间旅行（一种科学幻想活动，指人离开现在而置身于未来或过去——译注）。如果空间旅行者能活万岁，那么他们不就在未来旅行吗，体验未来吗？毕竟，他们在“过去”的9920年前就去世了（假定人的寿命为80岁）。

我们假定，时间膨胀的现象不是时间旅行——既不是未来时间的一部分，也不是过去时间的一部分。我们都知道即使用光速旅行也需要时间，旅行做不到即刻到达。例如，光从月球到地球需要1秒多钟。阳光到达地球需要约8分钟。半人马座比邻星约光到达地球需要4.2年，m104星系的光到达地球，需要4000万年。我们抬头看到的月亮是j秒多钟之前的月亮，太阳光是在8分钟前出现的，半人马座比邻星闪烁的光是4.2年前的。用功能很强的望远镜看到的 m104星系发出的光是4000万年前的。我们所见到的一切都是过去的。我们生活在过去。如果太阳突然爆炸并消失，我们仍能看到它在空中又持续闪耀8分钟。在这8分钟内，我们仍受到其重力的影响。

反之亦然。任何人从 m104星系来看地球，他所看到的是4000万年前的情景。

如果我们的光学望远镜的能力无穷大，对过去能看到多远？宇宙的外缘约为150亿光年之遥，即我们能看到这么远的过去。这是宇宙开始出现的时间，也就是常说的创世大爆炸。也没有比这更遥远的距离和过去了。事实上，当时尚不存在时间。回顾过去，我们看到的一切是炫目的白光，这种白光来自宇宙首次产生的光能。从技术上说，白光出现时间是在创世大爆炸之后约30万年，这一点是站得住的。我们确实无法超过白光的范围去看清楚每件事物的开始（天文学家所说的注意到“宇宙的边缘”时，并非指那么远。他们指的是创世大爆炸后的10亿一20亿年间，首批恒星和星系的形成）。

假定有一颗围绕m104星系中的某颗恒星运行的行星。这是一颗反射能力很强的行星，其表面是特别光滑和闪光的岩石。我们称之为镜子x行星。假定地球上的天文学家已经发明了功能很强大的大型光学望远镜来收集镜子x行星反射的光。就像您从镜子中看到自己的形象一样，地球上的天文学家把望远镜对准镜子x时，能看到自己的反射的形象。但镜子x必须是4000万光年之遥。光从地球到达镜子x需要4000万年，然后从镜子x到达x地球又需要的4000万年。这就是8000万年时间。

天文学家无法看到自己的反射形象；他们只能看到地球上到处出现的恐龙。那不是侏罗纪公园。

看到过去事物这种现象不是时间旅行。一些理论物理学家认为我们能够在时间上回到过去，但极其复杂，要设计出旋转黑洞、白洞、虫孔和超级绳索，能量比整个宇宙的能量可能还大。这肯定不是很近的将来会出现的技术，但现在可以作出大量的设想。

①选自《火星，我的第二家园》（江苏人民出版社1998年版）李明译。有删节。本文由巴里·齐然尔曼和戴维·齐然尔曼合著，他们都是当代科普作家。

3.为什么说时间膨胀“为探索人类能力所不能及的宇宙提供了方法”？