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版权信息
星际穿越
献言
导语
插图
加州理工学院最年轻的教授之一
当今世界研究广义相对论下天体物理学领域的领导者之一
好莱坞烧脑级大片 《星际穿越》唯一科学顾问
THE SCIENCE OF INTERSTELLAR
推荐序1 请温柔地走进科学的良夜
推荐序2 星际穿越，不确定性的美妙
中文版序 科学的力量
译者序 探秘人类知识的未知疆域
前 言 科学，美丽而迷人
引言 一场华梦，九年曲折：电影《星际穿越》的创生
第一部分 宇宙奥秘，穿越之钥
01 宇宙的终极真相
大爆炸，宇宙诞生
万亿星系与黑洞
太阳系
恒星的死亡：白矮星、中子星和黑洞
宇宙中的电场、磁场与引力场
02 主宰宇宙宿命的法则
揭秘物理世界的四大定律
科学事实、有根据的推测和猜想
03 弯曲时空和潮汐力
爱因斯坦的时间弯曲理论
弯曲的空间：超体和我们的宇宙膜
潮汐力，米勒星球巨浪的来源
04 黑洞，光都无法逃逸的牢笼
蹦床上的蚂蚁，黑洞弯曲的空间
视界困住的信号，黑洞弯曲的时间
无可抵抗的空间“漩涡”
精确刻画黑洞附近的弯曲时空
从宇宙中观测到的黑洞外貌
“踩着彼此的肩膀”的黑洞发现史
第二部分 卡冈都亚，黑洞中的巨人
05 黑洞卡冈都亚的构造
1亿倍太阳质量，米勒星球被撕裂的临界点
“天上一时，地上七年”，自旋速率大揭秘
卡冈都亚的结构奥妙
火壳，被禁锢的光线
06 引力弹弓
21世纪科技都无法解决的加速困境
驶往米勒星球的弹弓之旅
星系中心的中等质量黑洞，最佳弹射弹弓
超级文明的航行轨迹
“卡西尼”号，现实中的“巡逻者”号
07 打造黑洞卡冈都亚
黑洞阴影及其火环
无自旋黑洞的引力透镜效应
快速自旋黑洞的引力透镜效应
制造《星际穿越》中黑洞和虫洞的视觉特效
引力弹弓旅程中的景象
08 瑰丽奇美的吸积盘与喷流
类星体，小天体里的大能量
能量发动机——黑洞与吸积盘
喷流：从回旋空间中提取能量
吸积盘从何处来？潮汐力撕裂恒星
卡冈都亚的吸积盘与丢失的喷流
09 事故是进化途中的第一步
第三部分 地球大灾难
10 毁灭人类文明的枯萎病
库珀的世界——只比活命好一点儿
何种灾变才是罪魁祸首
泛型枯萎病，所有生物的终极杀手
11 氧气危机
可呼吸氧气的生产与破坏
海洋翻动，所有人都将死与二氧化碳中毒
12 星际旅行，寻求地外生命支持
最近恒星离我们有多远？
21世纪技术条件下的旅行时间
未来的技术
热核聚变推进系统的实现时间表——22世纪晚期？
激光束与光帆技术的实现时间表——22世纪？
双黑洞的引力弹弓
第四部分 虫洞，超太空跳跃的桥梁
13 虫洞，危险与希望的并存体
苹果，虫洞之名的灵感源
福拉姆虫洞，最早的虫洞
虫洞的塌缩
《超时空接触》，一个可穿行虫洞的疯狂构想
可穿行虫洞应该是什么样子？
虫洞是否可以像天体一样在宇宙中自然存在？
超级发达文明，可穿行虫洞的唯一希望？
一个极度未知的领域
14 《星际穿越》中虫洞的可视化
虫洞的引力和时间弯曲
3大“把手”，虫洞形态各异的根源
“把手”如何影响虫洞的外观？
虫洞长短，穿越景象各异的决定者
虫洞的透镜宽度，引力透镜效应大不同
《星际穿越》中动人心魄的虫洞
穿越虫洞之旅
15 引力波如何发现虫洞
LIGO发现引力波暴
当一颗中子星围绕黑洞公转时
引力波源，虫洞的另一端
诺兰缘何弃用引力波？
引力波以及探测引力波的仪器
“宇宙弯曲的一面”
原初引力波，宇宙诞生一瞥
第五部分 探索卡冈都亚的周边
16 米勒星球，未被吞噬的幸存者
米勒星球的运行轨道
时间变慢与潮汐力形变
空间回旋，米勒星球速度的制衡要素
米勒星球上的巨浪
米勒星球的“一生”
从米勒星球遥望卡冈都亚
17 黑洞卡冈都亚振动之谜
未被罗米利展示的重要数据
共振频率，驾驭引力异常的关键
18 第二选择，曼恩星球
曼恩星球，一个缺少太阳的世界
通向曼恩星球的旅程
冰云，到达曼恩星球
是谁打造了曼恩博士的地质数据
19 “永恒”号的夹缝求生
潮汐力与“永恒”号的设计
曼恩星球上方轨道处的真实爆炸
第六部分 极端物理
20 第四维度和第五维度
作为第四维度的时间
超体：真实还是虚构？
第五维度
21 预示未来人类的超体生物
二维膜与三维超体的碰撞
当五维世界的超体生物穿过我们的三维膜时
超体生物的特征和他们的引力
《星际穿越》中的超体生物
22 限制引力
五维空间的引力难题
膜外维度是卷曲的吗？
膜外维度：反德西塔（AdS）弯曲
AdS三明治：超体中的充足空间
危险：三明治是不稳定的
穿越AdS层
23 引力异常，墨菲口中的“幽灵”
火神星，水星轨道异常进动的幻象
星系之间相互绕转轨道的异常
宇宙加速膨胀的异常
条形码式灰尘，《星际穿越》中的引力异常
24 布兰德教授的方程
墨菲和教授两人的笔记以及黑板
第五维度，引力异常的来源
超体场，引力强度的控制因素
虫洞必须连通！
保护我们的宇宙不被摧毁
教授方程的终极答案
25 奇点和量子引力
量子定律，一切宇宙问题的解
奇点：量子引力的领地
基普vs.霍金，裸奇点的赌局
黑洞内的BKL奇点
黑洞的下落奇点与外飞奇点
第七部分 穿越之门已经开启
26 临界轨道，“火山口”的边缘
潮汐力，使“永恒”号挣脱曼恩星球
临界轨道和火山类比
火山的含义：引力能和圆周运动能
临界轨道：离心力和引力的平衡
边缘处的灾难：塔斯和库珀的弹出
驶向埃德蒙兹星球
27 进入黑洞卡冈都亚，落入视界的库珀与塔斯
为什么让库珀掉入黑洞？
穿过视界——永无对等的信号收发
下落奇点vs.外飞奇点，击中“巡逻者”号的最佳选择
库珀在卡冈都亚内部看到了什么？
被超立方体营救
28 超立方体
点-线-平面-立方体-超立方体
库珀被运送到超立方体中
停靠：墨菲卧室的景象
诺兰复杂化的超立方体
29 向过去传递信息
向电影《星际穿越》的观众传递规则
克里斯托弗·诺兰关于时间旅行的规则
传递信息给墨菲
没有超体的时间旅行
有超体存在的时间旅行
给墨菲传递信息——一个物理学家的解释
穿过第五维度接触布兰德
30 发射太空殖民飞船
科学的指引
附录1 在哪里可以获得更多信息？
附录2
致 谢
如果宇宙可以伸缩
献言
前言
插图
PART 1 1027～1014米的14个宇宙：包罗万象的浩瀚远景
1 从一颗散发着微光的尘埃到整个星系
可观测的宇宙
从单一宇宙，到多重宇宙
从遥远的天际观看
引力透镜
2 看不见的黑暗与空白
必要的空白
我们的（略微有点功能失调的）星系家族
古老的银河系
星系动物园
我们邻居的时间机器
更近的视角
3 万物，过去和现在
物质的状态
天体物理学的圈子
从过去到现在
太阳系的诞生
PART 2 1013～10-1米的15个宇宙：生命存在的现实世界
4 行星的生存家园
系外行星
行星分类
一条即将走完的路
5 我们称之为地球的世界
吸收、搅拌、辐射
地球的机制
朝恒星前进
6 生命的法则，未曾停止的探索
地壳上的生命
看看是谁在观察
大脑的世界
PART 3 10-2～10-35米的34个宇宙：万物从有到无的虚空
7 消失在宇宙背景中的物质碎片
生命的粒度
复杂性的简单性
生命的数量级
8 亚原子世界，开启尺度颠覆之门
跨越门槛来到奇特世界
碳宇宙
碳原子的一生
9 难以置信的空洞
量子物理的三大阐释
量子力学的三种不同解释
颜色、气味以及复合材料
亚原子粒子
10 时空深处的旅程终点
从石质工具到场理论
物理宇宙说明
自始至终
端到端
知识链接
注释
1．从一颗散发着微光的尘埃到整个星系
2．看不见的黑暗与空白
3．万物，过去和现在
4．行星的生存家园
5．我们称之为地球的世界
6．生命的法则，未曾停止的探索
7．消失在宇宙背景中的物质碎片
8．亚原子世界，开启尺度颠覆之门
9．难以置信的空洞
10．时空深处的旅程终点
致谢
结语
人类为什么要探索太空
献言
前言 太空旅行，探索未知的欲望
第一部分 前奏
01 探索之梦
走出非洲
冒险基因，渴求探索世界的内驱力
推理，构建智力模型
多元世界新视野
02 火箭和炸弹
中央王国，对抗引力的历程
梦想家
沃纳·冯·布劳恩，火箭发展史上最具争议性的人物
梦想与噩梦
03 送机器人进太空
带我飞向月球
人鼠之间
行星探索的艰难历程
人，抑或机器
第二部分 现在
04 变革一触即发
遭遇太空赤道无风带困境
梦碎火箭方程
太空旅客
太空探索史与互联网发展史，惊人地相似
05 与企业家合作，借助太空旅游的力量
伯特·鲁坦，激进的设计者
理查德·布兰森，亲身实践的传媒大亨
彼得·戴曼迪斯，太空未来主义者
埃隆·马斯克，太空运输专家
06 飞越地平线
太空探索正在“升温”
官僚作风的束缚
“专制”的火箭方程
迷人的太空生活
07 行星成堆
暗淡蓝点
宜居之地
地外世界
寻找地球2.0
第三部分 未来
08 太空探索的新机遇
建立太空天梯
太空热潮
09 人类的下一个家
跳板
火星的诱惑
移民火星计划
绿化红色行星
10 远程传感
扩展我们的感知
大展拳脚的太空机器人
利用太阳能航行
搜寻地外文明，寻找外星科技
11 地外生活
生物圈3.0
太空社会
进化性趋异
我们的半机械人未来
第四部分 超越
12 飞向恒星之旅
远方的家
制造更好的发动机
仰仗纳米机器人
曲速引擎和传送机
13 宇宙伙伴
笔友的数量
大寂静
他们在哪里
大过滤
结语
为人而创的宇宙
生活在多重宇宙中
奇点和模拟
想象力和探索
如果，哥白尼错了
序幕 从微观世界到浩渺宇宙
PART 1 独一无二的我们
01 如果，哥白尼错了
天球的革命
宇宙不是永恒不变的
我们不是宇宙中的唯一
02 十亿年的狂欢
太阳系，也只是微光中的尘埃
恒星的形成
陨石，最古老的岩石
太阳系如何诞生，真正的起源
银河系观察者视角
思索人类在宇宙中的位置
03 比邻而居
行星又小又暗淡
欢迎来到地外行星联盟
探寻生命的信号
04 伟大的错误
想象每一种未来
随机构建1000个虚构系统
我们只是一叶扁舟
PART 2 生命是复杂的，也是稀有的
05 生命的算法
微生物引擎，不断重复的调整
交替的自给循环
生命的乐高，我们生活在碳化学的宇宙中
我们确实是“我们”
智力，迄今为止最伟大的生存策略之一
06 宇宙平原的捕猎者
贝叶斯定律，寻找其他生命可能性的启示
我们是孤独的，还是到处都是生命？
飞出地球
PART 3 地球与人类存在的第三种意义
07 这里发生的事与众不同
概率审查与随机性
现实本身的性质问题
08 我们是谁，我们的诞生与存在
生命本身的基本性质
宇宙混沌与生命的平衡
不断变化的概念生命
地球上的生命没有明显的特别之处
直面哥白尼情结
注释
致谢
宇宙的结构
前言
以爵士之眼，透视物理学之奥秘
如何阅读本书
第一部分 当物理学与音乐相遇
01 巨人的步伐
音符的魔法
与爱因斯坦相遇
探秘伊辛模型
音乐是一个“物理事件”
像科学家一般“种下科学”
02 寻梦物理学，无所畏惧地向最难的问题发起进攻
库珀的诺贝尔奖之路
成为物理学家
03 通向宇宙结构的所有河流
爵士乐，通向实验思想的大道
宇宙大尺度结构如何而来
第二部分 音乐与那些科学家的故事
04 弦论，审视美丽宇宙之声
倾听宇宙的交响曲
物理之美，数学之美
与方程式“共舞”，在和弦变化之间“演奏”
05 毕达哥拉斯之梦
万物皆存在于数的和谐之中
从托勒密到牛顿，一场反直觉的探索
06 伊诺，音乐宇宙学家
李·斯莫林，还有我的新朋友
音乐视角中的傅立叶变换
宇宙是否也是一种即兴创作
07 在爵士乐中，打破物理学的界限
即兴创作与物理学
相对论中的6个音符
08 无处不在的振动
牛顿定律：一切孤立物体都有惯性
宇宙结构，某种振动模式的结果
第三部分 宇宙本身是否就是一件乐器
09 野心勃勃的物理学家们
退出物理学界，成为生物学新人
所有生命都是量子现象
10 我们生活于其中的空间
空间远比运动在其中的物质更有趣
爱因斯坦的方程可以用来描述整个宇宙的时空
“点燃”宇宙的膨胀
11 会发声的黑洞
黑洞，已知最神秘的天体
研究黑洞前，我们要知道声音如何在水中运动
听，黑洞正在“演奏”
12 声音与静默，宇宙结构的和谐旋律
一切都要归功于声音振动
引力与辐射，让声波不断响起
宇宙是一首音乐吗
13 马克·特纳的量子头脑之旅
海森堡不确定性原理
光子本质上还是一种波
14 费曼的爵士风
爵士乐是一种语言
音符像是在跳一场量子之舞
费曼的“即兴创作”
15 宇宙的共振
声音宇宙的奥秘
打开了一个潘多拉魔盒
第四部分 我们的音乐宇宙
16 噪声之美
聆听来自噪声的音乐
暴胀场正是我们宇宙的“导体”
有可替代的暴胀模型吗
17 音乐宇宙
宇宙是音乐的
宇宙之声正是这件乐器，而这件乐器正是宇宙之声
18 星际空间
把复杂简单化
创造一个结构，它终将理解宇宙自身
后记
致谢
更新时间：2021-04-30 13:31:59
完结共451章
倒序