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在《星际穿越》之后，这一系列问题全世界都在问！本书将会告诉你答案！

为什么黑洞会吞噬一切，甚至连光都不能幸免？

为什么虫洞不是一个洞，而是一个球？

又是什么神奇的力量，让米勒星球上的一小时等于地上七年？

简明清晰的时间与空间理论入门读本。基普·索恩教授，电影《星际穿越》的惟一科学顾问，以浅显易懂的语言一一破解了宇宙中让人瞠目结舌的奇景——大 、黑洞、时空弯曲、潮汐力、虫洞、引力弹弓、星际旅行等，解释了所有推动剧情的天体物理学理论，还就内容的真实性将书中的科学知识分为三种：科学事实、有根据的推测和猜想，并做了明确的标注，以帮助我们解开所有剧情设计与时空旅行之谜！

《星际穿越》是继《时间简史》之后天体物理学领域的又一里程碑式著作。

推荐序1 请温柔地走进科学的良夜

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

【琳达·奥布斯特】 杰出的好莱坞搭档

【史蒂文·斯皮尔伯格】谁是 初的导演？

【乔纳森·诺兰】一波 的编剧遴选

【克里斯托弗·诺兰】意外接棒的好莱坞頂尖导演

【保罗·富兰克林、奥利弗·詹姆斯、尤金妮娅·冯·腾泽尔曼】视觉 的 们

【马修·麦康纳、安妮·海瑟薇、迈克尔·凯恩、杰茜卡·查斯坦】精彩“穿越”背后的好莱坞 们

部分 宇宙奥秘，穿越之钥

01 宇宙的 真相

大 ，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”

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，米勒星球被撕碎的临界点

“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， 弹射弹弓

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

诺贝尔物理学奖得主，全球頂尖理论物理学家，当今世界研究相对论天体物理学领域的领导者之一。

致力于宇宙时空弯曲的研究，创建了全球知名的LIGO项目。

本科毕业于加州理工学院，在普林斯顿大学攻读博士期间师从于全球頂尖物理学家约翰·惠勒。毕业后回到加州理工学院任教，30岁时便成为该校历史上最年轻的教授之一。

好莱坞烧脑巨制《星际穿越》惟一科学顾问，电影科学性的最强保证。

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地球的磁力线能够通过北极光显现。从太阳发出的质子，在经过地球时，被地球磁场捕获，并沿着地球磁场穿过大气层。这些质子与氧原子、氮原子相互碰撞，并使之发出荧光，这就是北极光。

什么是超体场呢?物理学家们用“场”来描述那些在空间里延伸并对它碰到的事物施加一个力的物理量。我们已经见识过我们的宇宙膜中很多关于场的例子在第1章，有磁场(磁力线的集合人电场(电力线的集合)和引カ场(引力线的集合);在第3章，有潮汐力场(具有拉伸和挤压效应的拉伸线的集合

我想这种热情很大程度上源于《星际穿越》中包含的大量真实的科学信息。我猜相比美国文化来说，推崇学习的中国文化更乐于接受科学知识。所以，《星际穿越》在中国能够诱惑更多对科学感兴趣的人。我希望这本书的中文版能够像铁钩一样钩住这些感兴趣的人。

有一些更好的事情却正在发生：来自不同世界的两个完全不同类型的人建立起了一段持久的、富有创造性的友谊和合作关系。

与此同时，琳达和史蒂文开始物色编剧。这是一个漫长的过程，最终，他们把目光聚集在了乔纳森·诺兰这个年仅31岁的年轻人身上。他网刚和哥哥克里斯纸

弗·诺兰合作过两部影片一

致命魔术）和（编蝠侠前传2：黑暗骑士），而酿

都是大热影片。

乔纳森（色的朋友叫他乔纳）虽然对科学知识的了解非常少，但他聪明，言有好奇心，又很好学。他花了几个月时间啃书本，以便了解关于〈星际穿越）的所有科学知识。同时，他还提出了很多尖锐的问题。他为我们的电影提出了许多重大、新奇的想法，我们欣然接受。

与乔纳一起工作是一件让人愉快的事情。很多个中午，他和我在加州理工学院的教工俱乐部中一起开动脑筋讨论关于影片的科学问题，通常一聊就是两三个小时：乔纳总是带着很多新主意和问题来与我共进午餐。有些问题我可能当场就能回答这在学上是可能的，但那个不行…”但我的回答有时也是否定的。此时，秀会敦促我多想想：“为什么？如果那样将会如何？”但是我反应比较慢，有时就算到了该睡觉时也没有理出个头绪来。但在半夜，当人的本能反应被抑制时，我通常能找到一些方法使他想要的东西成立，或者找到一种替代方法达到他的最终目的。慢慢地，我开始变得善于在半睡半醒的时候进行创造性思考。

第二天一早，我通常会整理半夜写下的那些不太清楚的笔记，“破译”它们，并将之写到发给乔纳的邮件里。他可能会给我打电话、发电子邮件或者再约一次午餐，这样我们便能整合思路。通过这种方式，当我们探讨到引力异常（gravitational anomalies）①以及如何利用它使人类飞离地球的时候，我恰好在当前知识领域的认知范围内发现了一些方法，让这些异常现象在科学上成为可能。

在关键时刻，我们常常把琳达拉进来。她非常善于批判我们的想法，然后引领我们转向新的方向。

黑洞阴影及其火环

火壳（见第5章）在产生卡冈都亚的阴影和围绕阴影的细细火环时起到了关键作用。在图72中，火壳是卡冈都亚周围的紫色区域。暂时被困住的光子轨道（光线）就分布在这一区域，例如展示在图7-2右上角小图中的轨道（可以参见图54和图5-56

现在，假设你处在图7-2的黄点上。白色的光线A和B与其他类似的光线带给了你火环的图像，而黑色的光线A和B带给了你阴影边缘的图像。举例来说，白色的光线A起源于远离卡冈都亚的某颗恒星，它向卡冈都亚传播，暂时被困在火壳位于黑洞赤道面轨道的内边缘上。在这条轨道上，它被回旋的空间引导着绕了一圈又一圈，最终逃出来进入你的眼睛。……

书籍介绍

在《星际穿越》之后，这一系列问题全世界都在问！本书将会告诉你答案！

为什么黑洞会吞噬一切，甚至连光都不能幸免？

为什么虫洞不是一个洞，而是一个球？

又是什么神奇的力量，让米勒星球上的一小时等于地上七年？

最简明清晰的时间与空间理论入门读本。基普·索恩教授，电影《星际穿越》的惟一科学顾问，以浅显易懂的语言一一破解了宇宙中让人瞠目结舌的奇景——大爆炸、黑洞、时空弯曲、潮汐力、虫洞、引力弹弓、星际旅行等，解释了所有推动剧情的天体物理学理论，还就内容的真实性将书中的科学知识分为三种：科学事实、有根据的推测和猜想，并做了明确的标注，以帮助我们解开所有剧情设计与时空旅行之谜！

《星际穿越》是继《时间简史》之后天体物理学领域的又一里程碑式著作。