超光速旅行与时间旅行讲义

本讲义为周长研究所本科生暑期项目中高级本科生 25 小时课程所准备。讲座涵盖了在既定科学即广义相对论与量子场论框架下，关于超光速旅行与时间旅行可能性目前已知的部分内容。建议具备标准本科入门水平广义相对论的知识，但为完整与参考起见包含了所有相关材料。不要求具备量子场论或标准本科课程之外任何其他内容的先前知识。详细介绍了相对论中的高级主题，如因果结构、Raychaudhuri 方程与能量条件。在涵盖所需背景后，讨论与超光速旅行和时间旅行相关的概念。在狭义相对论中引入快子作为热身之后，讨论并分析了广义相对论中的奇异时空几何，如曲速驱动与虫洞，包括其局限性。还详细讨论了时间旅行悖论，包括一些提出的解决方案。