“時間”仍是人類*難解答的謎之一，雖然當今重要科學理論都有它的蹤跡，但是仍然缺乏明確的對"時間"的科學解釋。例如：時間在很多重要的科學理論中沒有方向，是“可逆的”。《時間之箭/周讀書繫》作者彼得·柯文尼、羅傑·海菲爾德用精彩的語言，**性地賦予時間方向感，並呼吁找出能涵蓋時間箭頭的全新理論。
本書作者引導讀者濟覽了所有企圖解開時間奧秘的重要科學理論。他們探究時間的物理理論——牛頓力學，愛因斯坦的相對論，量子理論與勢力學——以及考查*廣泛的時間昭示：時間如何出現在詩、化學到生物學——從“馬維爾的雙翼戰車”和“生理時鐘”到造成旅行時差和星期一早晨沮喪心情的原因。
*後他們總結各種不同的時間闡釋，描述出一種嶄新方式賦予時間方向感，並呼吁要找出能涵蓋時間箭頭的全新理論。

《時間之箭/周讀書繫》作者彼得·柯文尼、羅 傑·海菲爾德用精彩的語言，權威性地賦予時間方向 感，並呼吁找出能涵蓋時間箭頭的全新理論。時間就 像一隻箭，射向未知的前方，把過去永遠留在後面。 作者回顧了3個世紀的科學史，大膽地對牛頓力學、 愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論、量子力學以及 最近的混沌理論進行了重新解釋。

前言
序
第一章 時間的形像
第二章 牛頓物理學的興起：時間失去了方向
第三章 時間使愛因斯坦受挫
第四章 時間的量子躍遷
第五章 時間之箭：熱力學
第六章 創造性演化
第七章 時間之箭與生命之箭
第八章 統一的時間景像
第九章 未結束的探索

電磁時間 牛頓提出他的定律，是為了研究引力對大質量物 體的作用。但是自然界中還有其他的力，例如靜電力 ——我們梳頭時使頭發豎立起來的力。解釋靜電現像 的定律*後演變為電磁理論，它是物理學的第二個主 要的理論構成。在這裡，時間同樣是一個棘手的問題 。
牛頓引力理論的一個饒有趣味的特點，是它描述 了兩個大質量的物體(例如太陽和月亮)之間的一種瞬 時作用，盡管這兩個物體並沒有直接接觸。這種現像 被稱為超距作用。它使當時的科學家和哲學家都感到 頭疼，因為找不到顯而易見的機制去說明它。在《原 理》一書中，牛頓敘述道：“我希望我們能用類似力 學原理的推理，導出其他自然現像，因為有許多理由 使我猜想，這些現像都取決於某些力，這些力使得物 體中的粒子由於某些迄今未知的原因，或者相互靠近 而連接成規則形狀，或者相互排斥而分散。這些力既 屬未知，所以哲學家們迄今對大自然的探索仍是徒勞 無功。” 對於像一記拳或是一記耳光那樣的踫撞力，物理 學家和哲學家們可以理解。可是對於吸引力或排斥力 ——像牛頓的引力——他們總認為是玄虛的。牛頓在 科學上的主要敵手萊布尼茲，曾把牛頓的工作評論為 “引力(不言而喻，任何牛頓其他的原動力)，不是故 弄玄虛就是某種奇跡的作用”。牛頓為了解決這一問 題，想像了一個引力場，它從每一個引力質量中流出 ，瞬時彌漫到整個空間，並且隨著到物體質量中心距 離的增加，它的強度按平方反比而減少；這樣當距離 增加一倍時，引力場的強度就減少到四分之一。
靜電力——例如，在帶電的梳子和頭發之間的靜 電力——以同樣的方式作用於整個空間。為使這種作 用在一段距離外發生，就要假定有一個電場，就像牛 頓的引力場那樣。1785年法國人庫侖(Charles Coulomb)獲得了必要的實驗精度，、為靜電力的理論 提供了基礎。根據他的實驗，他得到了一個把荷電物 體之間相互作用定量化的定律。庫侖使用了一個扭矩 天平，這是一個可以測量一對荷電球之間電力的裝置 。他發現**電荷相互排斥而異性電荷相互吸引，在 這兩種情況下，相互作用力都準確地按照荷電球之間 距離的平方反比而變化(並且正比於兩個球電荷量的 乘積)。
庫侖定律與牛頓的引力定律具有驚人的相似性： 兩者都用了場的概念，都用了平方反比定律，來描述 超距作用。誠然，也有一些重要的區別。電荷有兩種 類型，正電荷與負電荷。**電荷相斥，異性電荷相 吸。而引力隻有一種類型的“荷”——質量——它總 是相吸的：日月星辰之間全都是互相吸引。
與靜電學有關的靜磁場的研究，與靜電場有** 相像的歷史，兩者之間有許多相似之處。當時擔任倫 敦皇家研究所所長的法拉第(Michael Faraday)1820 年在電學和磁學方面進行了獨創性的研究，發現運動 的或動態的磁作用與靜電作用緊密相關，而且反之亦 然。運動的電荷產生磁場，而運動的磁場在導體中產 生電流(第三章中我們將深入討論這種對稱性的原因) 。法拉第的開創性工作，由蘇格蘭人麥克斯韋(James Clerk Maxwell，1831～1879)用有力的理論繼續發 展。麥克斯韋1864年當倫敦大學皇家學院的教授時， 證明了電和磁的作用，是同一個電磁力不同的表現形 式。他*後集其大成的數學方程是如此優美，使得玻 耳茲曼(Boltzmann)不禁引用哥德(Goethe)的語句： “難道是上帝寫的這些嗎?……”麥克斯韋把法拉第 的電磁定律數學化，其結果現在就叫做麥克斯韋方程 。根據這些方程，麥克斯韋得到一項推論說，電磁信 號在真空中應該以一個恆定的速度運動，而這個速度 就是光的速度。
這樣說來，我們就很難避免下結論，說光本身就 是一種電磁作用。不久之後，另外一些形式的電磁輻 射也被發現了，從此人們知道可見光隻是電磁波譜中 的一部分，整個電磁波譜覆蓋著從射電波直到X射線 以及它以外的波段。我們熟悉的從紅色到紫色的電磁 輻射波譜，僅僅隻是整個波譜中的、人的視網膜感覺 得到的一個波段。
然而，就像牛頓方程一樣，麥克斯韋方程也不區 分過去和將來。時間不論是正值還是負值，方程都是 不變的，方程裡面不包含過去和將來的區別。按照麥 克斯韋方程，一個像電子這樣帶電的、有質量的粒子 ，在電場和磁場並存的情況下，由於同時受到這兩個 場的作用，將受到一個以荷蘭物理學家洛倫茲 (Hendrik Lorentz)的名字命名的力。這個粒子的運 動於是就可以用牛頓運動方程來描述，洛倫茲力和粒 子質量決定粒子的加速度。
這樣我們又一次失去了時間箭頭。正如先前講到 的引力下的運動一樣，現在我們在電動力學中又遇到 了可逆的力學描述。有關帶電粒子在電場、磁場或者 兩者並存情況下的實驗，證實了這些時間對稱的運動 方程的解，的確給出了正確的動力學結果。可是許多 電磁現像，很明顯地是具有時間方向的。從沒有人見 過光波從照亮的房間裡聚回到電燈燈絲，然後被燈絲 吸收；也從沒有人見過光線從我們的眼睛跑出來，再 被太陽或是其他光源吸收回去。因此有些人說，存在 一種電磁的時間箭頭，它可以排除這些“倒轉”過程 ，原因是這些過程的初始條件被實現的幾率極小。這 種說法和我們前面已經反駁過的，有關公牛和瓷器店 的說法十分相似。
電和電磁輻射在守時技術方面起了很大的作用。
依賴於個別地方準確守時的“地方時”制度由此結束 ，取而代之的是全國性的“**時”。這給出了一個 全國範圍共同意識的“現在”。無線電波可以使遍布 全國的鐘表時間同步。當**個電報繫統1838年在英 國被采用時，人們就已認識到，用同樣的辦法，可以 傳播來自同一個主鐘的信號。電使得鐘表的準確性比 以往大大提高。在美國的貝爾實驗室，借助於電路裝 置的晶體石英鐘，早在20世紀20年代後期就已經問世 。在這類鐘裡，石英晶體像音叉一樣，以恆定而且非 常準確的頻率振蕩。這一頻率是石英晶體的特性，與 機械鐘不同的是，它和鐘表的設計基本無關。
1948年，設在華盛頓的美國**標準局成功地把 一種分子振動用於守時，為原子鐘鋪開了道路。原子 鐘的“滴答”頻率是**與工藝設計無關的。美國國 家標準局當時用的是氨分子，它的形狀像金字塔，由 三個氫原子和一個氮原子組成。三個氫原子構成一個 環，氮原子前後跳動穿過這個環，就形成了鐘的“滴 答”走時。*古老的守時鐘就是我們所在的這顆行星 了，它的缺點是它的轉動速率不是**穩定的，與此 相比，原子鐘要好得多了。由於地球極冠的冰雪凍結 和融化，潮汐的摩擦以及其他產生於地球內部深處的 作用，**的長度在一年之中，有千分之一秒左右的 漲落。這對於現代超精密的守時需要來說，是**不 夠的。
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