1986年，第14屆半年度的德克薩斯相對論天體物理學會議在伊利諾斯的芝加哥舉行，從1963年在德克薩斯達拉斯第一次討論類星體（第7.9章），這一系列「德克薩斯會議」就具有了自己的模式，現在已經成為嚴格建立的機構。我到會講了LIGO的夢想和計劃（第10章），莫裡斯（我的「蟲洞」學生）也去了，第一次出現在國際相對論物理學家和天體物理學家面前。
在講話間隙，莫裡斯在走廊上認識了羅曼（Tom Roman），中康涅狄格州立大學的一個年輕助教，幾年前曾對奇異物發表過深刻的見解。兩人很快談到蟲洞。「假如真能讓一個蟲洞持續打開，那麼它會允許在星際距離間的旅行比光速還快。」羅曼指出，「這是不是說，我們也能借蟲洞反時間旅行呢？」
麥克和我覺得自己真笨！當然，羅曼是對的。事實上，我們在兒童時代就從一首有名的滑稽詩裡聽到過這樣的時間旅行：2
女孩兒呀，貝蕾
來去呀，光難追。
相對論呀，捷徑，
今日出門呀，
昨夜回。
在羅曼和這首小詩的激發下，我們明白了如何用兩個彼此相對以光速運動的蟲洞來建一台時間機器。3（這種時間機器有點兒複雜，我不準備在這兒講；我很快會講另一種更簡單、更容易描述的時間機器。）
我喜歡孤獨，喜歡一個人去山裡，去遠離塵囂的海邊，甚至躲進小屋去思考。新思想總是從長時間安靜的沒有驚擾的孕育中慢慢產生出來的；大多數必須進行的計算也是經過好多天或者好多個星期的持續緊張的全神貫注的活動才能實現的。一個突然的電話也能令我分心，耽誤幾個小時。於是，我藏起來了。
但躲得太久也不是好事。我時刻需要與不同觀點和專長的人交流，從與他們的對話中得到靈感。
到現在，我在本章已經講了三個這樣的例子。如果卡爾不打電話來讓我從科學的角度為他改小說，我永遠不會去研究蟲洞和時間機器；如果沒有帕奇那封信，莫裡斯和我不會知道無論什麼形狀的蟲洞，都需要奇異物來打開；還有，如果沒有羅曼的證明，莫裡斯和我大概還不知道，發達的文明可以很容易地通過蟲洞製造時間機器。
接下來我再講幾件給我帶來巨大靈感的事情。當然，並不是所有思想都是這樣產生的，有的還是通過自己的沉思得到的。
1987年6月初，幾個月的課講完了，幾個月和我的小組以及LIGO計劃在一起的日子也結束了，我疲憊不堪，一個人躲了起來。
那年的整個春天，總有件事情在困擾著我，我想先不去理它，等安靜下來再去考慮。現在，寧靜的日子終於來了。一個人時，困惑從潛意識浮現出來，我開始檢驗它：「時間在通過蟲洞時如何決定它自己的連結方式？」這是問題的要害。
為把問題說得更具體些，我想了一個例子：假定我有一個很短的蟲洞，它的隧道在超空間裡只有30厘米，兩個洞口（即兩個球）的直徑為2米——把它放在帕薩迪納我的家裡。我從洞爬過去，自己覺得很快就從另一端出來了，沒有一點耽誤；事實上，我的頭爬出第二個洞口時，腳還留在第一個洞口的外面。這似乎意味著，坐在屋裡沙發上的妻子卡洛麗會看到，我的頭從第二個洞口露出來時，我的腳正在往洞裡爬，即圖14.5的樣子，真會這樣嗎？如果是的，那麼時間在「穿越蟲洞」和在蟲洞外面的「連接方式」是一樣的。
圖14.5 我在超空間中爬過一個短蟲洞。
另一方面，我也問自己，雖然我自己覺得幾乎沒花什麼時間就穿過了蟲洞，但卡洛麗也許會等一個小時才看見我從第二個洞口爬出來，可能這樣嗎？當然，也許她在我爬進去的一個小時前就看見我出來了，這是不是也可能呢？假如是這樣，那麼時間在穿越蟲洞和在蟲洞外面的連結方式就不一樣了。
什麼事情能讓時間表現得如此怪異？我問自己。反過來，我想，它為什麼不應該這樣呢？只有物理學定律知道答案。不論怎樣，我都應該從物理學定律發現時間到底是如何表現的。
為幫助大家理解物理學定律如何決定時間的連結方式，我構想了一個更複雜的情形。讓蟲洞的一個出口靜止在我的房間裡，另一個在星際空間，以光速離開地球運動。雖然兩個洞口在相對運動，我們還是假定洞長（通過超空間的隧道長度）總是固定在30厘米。（圖14.6解釋了為什麼當從外面的宇宙看到兩個洞口在相對運動時，蟲洞還可能保持固定的長度。）於是，從外面的宇宙看，兩個洞口處在不同的參照系中，那兩個參照繫在高速地相對運動著；因此，洞口一定經歷著不同的時間流。另一方面，從洞裡看，兩個洞口是相對靜止的，所以同在一個參照系中，這意味著洞口一定經歷著相同的時間流。從外面看，兩個洞口經歷著不同的時間流；從裡面看，卻是同一個時間流，怎不令人糊塗！
圖14.6 為什麼在外面的宇宙看到兩個洞口在相對運動時，蟲洞還能保持固定的長度。每幅圖都是圖14.1那樣的嵌入圖，這裡畫的是剖面。這是一幅快照，說明宇宙與蟲洞相對於超空間的運動。（不過請回想一下，超空間只是我們想像的一種有用的假想空間，人類看不見它，也不能實在地感覺它；見圖3.2和圖3.3。）相對於超空間，宇宙的底部在向圖的右方滑行，而蟲洞和宇宙的頂部保持靜止。相應地，從我們的宇宙看，蟲洞口在相對運動著（兩個洞口越離越遠）；但從蟲洞裡面看，兩個洞口是相對靜止的，洞長沒有改變。
我一個人靜靜地想，慢慢地明白了，廣義相對論明確預言了兩個洞口的時間流，也明確預言了這兩個時間流從蟲洞比較是一樣的，而從洞外比較則是不同的。從這個意義說，如果兩個洞口在相對運動，那麼時間通過蟲洞的連結方式與通過外面宇宙的連結方式是不同的。
我後來發現，不同的時間連結方式暗示我們，無限發達的文明可以用一個蟲洞來造時間機器，而用不著兩個蟲洞。怎麼做呢？假如我們無限發達，那是很容易的。
為說明這一點，我還是來講一個思想實驗，人類在實驗中是無限發達的生命。卡洛麗和我找到一個很短的蟲洞，我們把一個洞口放在家裡的起居室，另一個洞口放在門前草地上的家庭飛船。
這個思想實驗將告訴我們，時間通過任何蟲洞的連結方式，實際上依賴於蟲洞過去的歷史。不過，為簡單起見，我假定在卡洛麗和我得到蟲洞時，它有最簡單的時間連結方式：通過蟲洞內部和通過外面宇宙的連結方式一樣。換句話說，假如我爬過蟲洞，卡洛麗、我和地球上的每個人都會認為，我從飛船上的洞口露出來的時刻與從起居室爬進去的時刻幾乎是相同的。
確認通過蟲洞的時間確實如此連結以後，卡洛麗和我設計了一個實驗：我留在一個洞口的家裡，卡洛麗帶著另一個洞口乘飛船以極高速度去宇宙旅行，然後回來。在整個旅行中，我們的手都通過蟲洞握在一起，見圖14.7。
圖14.7 卡洛麗和我用一個蟲洞構造了一個時間機器。左：我帶著一個洞口留在帕薩迪納的家裡，並通過蟲洞與卡洛麗握手。右：卡洛麗帶著另一個洞口做高速宇宙旅行。中：我們在洞裡握在一起的手。
卡洛麗於2000年1月1日上午9:00出發，這個時間是她自己的，也是我的和我們地球上每一個人所測量的。卡洛麗以近光速離開地球，照她測量的時間，她旅行了6個小時，然後掉頭回來，以她的時間看，於出發後12小時回到我們家前院兒的草地。4我在蟲洞裡握著她的手，通過蟲洞注視著她的整個旅程。顯然，我同意，從蟲洞看，她真是在出發12小時後，於2000年1月1日晚上9:00回來的。在晚上9:00，我通過蟲洞不僅能看見卡洛麗，還看見在她身後的草地和房子。
9點零1分時，我抬頭望窗外——只看到空空的草地，沒有飛船，沒有卡洛麗和另一個洞口。假如有一台很好的指向窗外的望遠鏡，我會看見卡洛麗的飛船還在遠離地球的航行中。從洞外面的宇宙看，根據在地球上測量，她的旅行需要10年。（這是標準的「雙生子怪圈」。5高速的哥哥出去又回來（在這兒是卡洛麗），認為自己只用了12個小時；而留在地球上的弟弟（在這兒是我）卻得等10年才能看到旅行結束。）
於是，我回到自己的日常生活，一天天、一月月、一年年地等，終於，等到2010年1月1日，卡洛麗遠航回來了，降落在門前的草地上。我出去迎接她，看她和預想的一樣，只過了12個小時，而不是老了10年。她坐在飛船裡，手伸進蟲洞，還握著另一個人的手。我站在她身後，從洞裡看過去，看到握著她手的那個人是我自己，年輕10歲，正坐在2000年1月1日的房間裡。蟲洞成了時間機器。假如我現在（2010年1月1日）從飛船的這個洞口爬過去，那麼我會在2000年1月1日從屋裡的那個洞口出來，與年輕的自己相會。同樣，假如年輕的我爬進屋裡的洞口，他會在2010年1月1日從飛船的洞口出來。從一個方向穿過蟲洞我會年輕10歲；從另一個方向穿過蟲洞，我會老10年。
但是，不管是誰，都不可能靠蟲洞回到2000年1月1日晚上9點以前，不可能退回到蟲洞成為時間機器以前。
廣義相對論定律是不容置疑的。假如蟲洞能被奇異物打開，那麼廣義相對論就會預言這些結果。
1987年夏，大約在我從廣義相對論得到那個結果1個月以後，裡查德·普賴斯給卡洛麗打來電話——他是我的親密朋友，16年前曾證明黑洞會輻射掉所有的「毛」（第7章）；聽說我在研究時間機器，他很擔心，怕我瘋了或老了，或者……卡洛麗要他放心，我還好好的。
裡查德的電話令我有點兒震動，我倒不是懷疑自己頭腦糊塗，我是很少懷疑自己的。不過，連我親密的朋友都在擔心，那麼（即使不為自己想，為了莫裡斯和我的其他學生），我真要好好想想，怎麼向物理學家和公眾報告我們的研究。
為小心謹慎，我決定不急著發表任何關於時間機器的東西。1987～1988年的冬天，我跟學生莫裡斯和尤澤維爾試圖盡可能把蟲洞和時間的一切事情都弄明白，只有當所有問題都清澈見底了，我才想發表。
莫裡斯和尤澤維爾是通過電腦網絡和電話跟我聯繫的，因為我還一個人躲在小屋裡，卡洛麗在威斯康星的麥迪遜做為期兩年的博士後工作，頭7個月（1988年1月～7月）我跟著她，成了她的「男保姆」。我們在麥迪遜租了房子，我把電腦和書桌搬進小閣樓裡，多數時間就呆在那兒思考、計算、寫作——主要是為了別的項目，也有部分是關於蟲洞和時間的。
為了從有經驗的反對者那兒得到啟發，在與他們的爭論中檢驗我的思想，我每過幾個星期都驅車去密爾沃基，與弗裡德曼和帕克（Leonard Parker）領導的一個傑出的相對論研究小組交談；偶爾也到芝加哥去，訪問另一個由錢德拉塞卡、格羅赫和瓦爾德領導的小組。
3月去芝加哥，我又經歷了一次震驚。我在那兒搞了次討論會，講述我所認識的蟲洞和時間機器。會後，格羅赫和瓦爾德問我（主要意思）：「在發達的文明試圖將蟲洞變成時間機器時，蟲洞不會自動毀壞嗎？」
為什麼？怎麼會呢？找不知道。他們向我解釋了。用卡洛麗和我的故事來說，他們解釋的大意是：卡洛麗正帶著飛船上的洞口飛回地球，我帶著另一個洞坐在家裡。當飛船離地球在10光年以內時，輻射（電磁波）突然能用蟲洞做時間旅行：任何一點離開帕薩迪納以光速向飛船靠近的隨機輻射，10年後到達飛船（從地球上看），進入那兒的洞口，在10年內及時返回（從地球看）；當它從地球上的洞口出現時，原先的它剛開始啟程，於是，它與它自己碰頭了——不僅在空間裡，而且在時空裡——強度增加了1倍。另外，每個輻射量子（光子）在旅行中還會因為洞口的相對運動而獲得能量的提高（「多普勒效應」式的提高）。
下一次輻射接著從屋裡出去，達到飛船，然後從蟲洞回來，遇到剛要離開的原先的它，和自己碰在一起，通過多普勒效應增大能量。輻射源源不斷地離去，又源源不斷地回來，最後變得無限強大（圖14.8（a））。
任何一點輻射經過這樣的過程後都會生成一束能量無窮的輻射，在兩個洞口間的空間中往來。當輻射束通過蟲洞時，格羅赫和瓦爾德認為它會產生無限的時空曲率，可能破壞蟲洞，從而蟲洞成不了時間機器。
我離開芝加哥，恍恍惚惚地駕車開上去麥迪遜的90號州際公路，滿腦子都是在兩個相對運動著的蟲洞口之間飛來飛去的輻射束的圖像；我想借圖來計算，到底發生了什麼事情。我想明白，格羅赫和瓦爾德是對還是錯。
快到威斯康星邊界時，頭腦裡的圖像清晰出現了。蟲洞不會被毀滅。格羅赫和瓦爾德忽略了一個重要事實：輻射束通過蟲洞時，蟲洞總會像卡片14.1說的那樣將它分離。分離的束從地球上的洞口出現時會在空間散開，只有很少一點輻射能走進飛船的洞口然後從蟲洞回到地球來與它自己「碰頭」（圖14.8（b））。
圖14.8 （a）格羅赫-瓦爾德提出的蟲洞如何可能在成為時間機器前自行毀滅。強烈的輻射束在兩個洞口間往來，通過蟲洞與自己相遇而加強，最後變得無限強大而毀滅蟲洞。（b）實際情況。蟲洞使輻射束分散，減少它們相碰的機會；最後的輻射束仍然微弱，不會破壞蟲洞。
我一邊開車，一邊在頭腦裡「看著」這些輻射疊加。把所有經過蟲洞旅行的輻射加在一起（每經過一趟旅行，輻射就分散一些，量越來越小），我發現，最後的輻射束會很弱，遠不能破壞蟲洞。
結果證明，我的計算是正確的；但後來才知道，我本該更謹慎一些的。蟲洞破滅的問題實際上已經在警告我，任何時間機器的製造者都會遭遇意外的危險。
研究生到他們研究的最後一年時，常給我帶來巨大的快樂。他們靠自己獲得重要發現；在與我討論時獲得勝利；讓我學會一些意想不到的事情。莫裡斯和尤澤維爾就是這樣的兩位，我們正在為《物理學評論通訊》寫一篇文章，裡面的大部分技術細節和思想都是屬於他們的。
文章快寫完時，我卻猶豫了。我害怕這樣的東西會令人把正在成長的莫裡斯和尤澤維爾看成「瘋狂的科幻物理學家」。然而，我對我們知道的事情越來越有興趣，對在物理學研究中發揮薩根式問題的作用也越來越有熱情。最後，論文完成了，我沒有講自己的憂慮（莫裡斯和尤澤維爾似乎沒有這種感覺），同意他們為論文取的名字：「蟲洞、時間機器和弱能量條件」（「弱能量條件」是與「奇異物」相關聯的術語）。
兩位不知姓名的審稿者似乎很同情我們，雖然題目裡有「時間機器」，文章還是被接受發表了。我大大鬆了口氣。
臨近文章發表時，我又惴惴不安起來。為了消除疑慮，實際上是為了讓別人相信，我們的時間機器研究沒有一點兒譁眾取寵的意思，我問了加州理工學院公關部的同事。在許多物理學家看來，在大眾中故弄玄虛也許是瘋狂的行為，而我希望物理學同行們能認真研究的我們的論文。公關部的同事也這樣說。
文章發表了，10沒發生什麼事情。正如我所希望的，大眾沒注意它，但它在物理學家中激發了興趣，也招來了反對。信一封封飛來，有問問題的，也有挑戰結論的。但我們自己的事情已經做完了，有答案了。
朋友們的反應不盡相同。普賴斯還在替我擔心，他知道我沒瘋，也沒老，但他怕我壞了自己的名聲。蘇聯朋友諾維科夫是另一種感覺，他著迷了。他正在加利福尼亞聖克魯斯訪問，從那兒來電話說，「我太高興了，基普！你衝破了阻礙。你能發表時間機器的研究，我也能！」接著，他立刻開始行動了。
[1] 英國小說家Herbert Ceorge Wells（1866-1946）在1895年發表了科幻小說《時間機器》，寫一個未來世紀旅行者發現社會分化成了Eloi和Morlocks兩個民族。前者曾征服了自然，但不再努力；後者曾被壓迫，卻成了掠奪者。小說很有名，「時間機器」一詞大概是從這兒傳下來的。——譯者
[2] 這首打油詩是很多年前一個生物學家A.H.R.Buller發表在英國幽默雜誌《笨拙》（Punch）上的，不知道有多少相對論的科普讀物引用過它。——譯者
[3] 這種時間機器和本章後面講的那些都不能說是人們發現的最早的愛因斯坦場方程的時間機器類解。1937年，斯托庫姆（J.van Stockum）發現了一個解，這個解中，一快速旋轉的無限長柱體起著時間機器的作用。物理學家從來就認為宇宙間不存在無限長的東西；他們猜測（但沒人證明），如果柱體長度有限，它就不會是時間機器。1949年，哥德爾（Kurt Godel）發現一個愛因斯坦方程的解，描述了一個旋轉但既不膨脹也不收縮的全宇宙，一個人只要離開地球到很遠的地方然後返回，他就可以到過去旅行。物理學家當然會反駁，他們認為，我們真實的宇宙根本就不像哥德爾的解：它不旋轉，至少轉得不快；但它卻在膨脹。1976年，特普勒（Frank Tipler）用愛因斯坦場方程證明，為了在有限大小的空間區域內造時間機器，必須以奇異物作部分材料。（因為任何可以穿越的蟲洞都需要奇異物的貫穿，所以本章描述的以蟲洞為基礎的時間機器能滿足特普勒的要求。）9
[4] 實際上，假如卡洛麗要加速到光速並這麼快地掉頭，她一定會被強大的加速殺死，身體也將被毀壞。不過，這裡講的是物理學家的思想實驗的精神，我假定她的身體是高強度材料構成的，能舒適地在加速中生存。
[5] 或者叫「雙生子佯謬」（在本書裡，我都將paradox譯為「怪圈」），在任何一本（狹義）相對論的書裡都可以看到對這個現象的描述，但並不能解釋；許多書說可以用廣義相對論來解釋，但似乎也不能令人滿意。——譯者