看【星际穿越】不预习这个攻略，你就等着哭吧

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the first 要读这些书

爱因斯坦文集（全三卷）

作者: [美] 爱因斯坦
出版社: 商务印书馆
译者: 许良英 [等]
出版年: 2010-11
页数: 2124
定价: 134.00元
ISBN: 9787100071666



想看懂时光旅行就少不了相对论，想看懂相对论就少不了爱因斯坦，《爱因斯坦文集(套装共3册)》收录了爱因斯坦关于自然科学哲学问题和一般自然科学方面比较有代表性的论述，内容主要是爱因斯坦自己写的文章、讲稿和通信，也包括别人写的爱因斯坦的谈话记录。此外，还收了几封别人写的有关的通信，作为附件。

爱因斯坦的思想虽然深邃，但这本全集仅用了2124页就将爱因斯坦的毕生所思呈现在人们眼前，壮哉。

10000个科学难题（天文学、地球科学、生物学卷）

作者: “10000个科学难题”物理编委会
出版社: 科学出版社
出版年: 2009-5
页数: 3000+
定价: 500.00元
ISBN: 9787030242693



《10000个科学难题（天文学、地球科学、生物学卷）》是《10000个科学难题》系列丛书中与物理学相关的部分。本卷中的问题是由我国工作在研究第一线的优秀的物理学专家执笔撰写的。这套丛书可供物理学专业的本科生、研究生和相关专业的研究人员参考，也可供对物理学感兴趣的中学生和物理爱好者阅读。

显然，我们的《星际穿越》观影者符合这个条件，唯一的缺点是页数较多，可能较耗时间研学。

中国古代天文学思想

作者: 陈美东
出版社: 中国科学技术出版社
出版年: 2007年
页数: 769 页
定价: 42.00元
ISBN: 9787504650696



想看懂《星际穿越》也要研学我们祖先留下的精华。本书在占有大量史料的基础上，系统地梳理中国古代天文学思想史上的主要问题——宇宙本原与演化学说、天地构造学说、天论与天体论、天象论、地动说与潮汐论、历法思想、星占思想与天人感应说，阐述了天文学思想与哲学思想、社会政治及中外文化交流的关系，指出中国古代天文学观象以授人时和观象以见吉凶的功能，是推动中国古代天文学发展的两大杠杆。

中国古代天文学思想史上的主要问题为什么不是“我是谁”、“我吃啥”和“我睡哪”么……

东方宇宙四部曲

作者: 蔡志忠
出版社: 商务印书馆
出版年: 1970-1
页数: 1000+
定价: 160元
ISBN: 9787100073301



一些放牛班（微信号：funewsband）读者可能会觉得我们推荐的读物有些许晦涩，没关系，这套《东方宇宙四部曲》是著名漫画家蔡志忠闭关十年研究宇宙物理的经典之作。

是的，这套高深的物理史话是一个画漫画的写的！62岁的漫画家蔡志忠成功地完成了其动漫创作从传统经典到未来科学领域的惊人探索。整部《东方宇宙四部曲》试图通过对时间、空间、物质真相的探索，找到通行全宇宙的统一物理语言，并使之能一路到底地将宇宙、超星系团、星系、恒星、行星、台风、气象到原子、电子的质量、半径、速度、重力、密度、温度、周期，都写成只有时间t和光速比e两种物理符号的统一公式。而这种一路到底描述宇宙万物的方法，在作者看来，极有可能是进入统一物理的钥匙。

我们也祝这位漫画家在物理界早日闯出一片天地。

自然哲学的数学原理

作者: 牛顿
出版社: 商务印书馆
原作名: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica
译者: 赵振江
出版年: 2006-7-1
页数: 694
定价: 46.00元
ISBN: 9787100045131

《自然哲学的数学原理》是第一次科学革命的集大成之作，被认为是古往今来最伟大的科学著作，它在物理学、数学、天文学和哲学等领域产生了巨大影响。

在你阅读时，你完全不必担心语言太过先锋，因为牛顿遵循古希腊的公理化模式，从定义、定律（公理）出发，导出命题；对具体的问题（如月球的运动），他把从理论导出的结果和观察结果相比较。

我相信你读完后不但能看懂《星际穿越》，甚至可以参透本书中关于“研究哲学的规则”及“总释”中哲学和神学部分。

天体运行论

作者: 哥白尼
出版社: 北京大学出版社
出版年: 2006-5-1
页数: 346
定价: 39.00元
ISBN: 9787301095478



1515年，我们都学到过的伟大天文学家哥白尼开始写作《天体运行论》一书。在《天体运行论》完成后，哥白尼却对它的出版犹豫不决了。他但心这部书出版后会遭受到地心说信徒们的攻击，并受到教廷的压制。在朋友和学生的支持鼓励下，经过长期反复的考虑，哥白尼终于决定出版这部著作。

这本书仅有346页，很难入我们的法眼，不过它凭借“彩色插图、超值收藏”的广告语最终打动了我们。

中国科协系统学术会议文献题录（上、下）

定价: 800.00元



可能由于篇幅较少，以上书籍无法满足有着更高追求的读者，是时候献出大招了——《中国科协系统学术会议文献题录（上、下）》，这本书我们查到了定价，但这也足够了，因为便宜没好货，起码它胜在了贵！
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那么问题来了，电影中这些词汇你必须get√

什么是虫洞？

人类目前可以感知的是四维时空，三维空间加上一维时间。然而，多种证据表明:也许我们生活在一个更高维的宇宙中，只是人类目前科技探测不到。最主要的两个证据有：

根据物理学家建立的各种宇宙模型，我们能探测到的物质和能量不超过预测的40%，那么多未知的东西我们称之为暗物质暗能量，他们很可能存在于高维空间。根据四大基本力的统一理论，引力和电磁力的强弱相差10的16次方倍。如此巨大的差异很可能在更高维空间来弥补。

那么有人会问，如果真有高维空间，为什么我看不到？

打一个比方，假如你是一只小蚂蚁，生活在二维空间，现有一张纸条如图，卷成一个闭合的环（AD，BC重合），那么蚂蚁永远只能在一个表面上爬行，此为二维空间。但如果翻转半圈再卷成闭合的环（AC，BD重合），蚂蚁会爬到纸条的正面和反面，就不只是二维空间了。就蚂蚁而言，他认识的世界始终是一个平坦的表面，但由于外界的空间被人为弯曲了，他却感知不到。

以此类推，假设四维时空是一个“平坦”的大表面，人类就是小蚂蚁，光速是最大速度。以前从A到C要穿过整个纸条，而弯曲空间以后，AC重合了瞬间即可到达，那么我们的速度在四维空间下是可以大于光速的。因此，宇宙那么大，我们仍然有机会探测到它的尽头。虫洞的概念由此而生。

在二维条件下（平面纸条），两点之间的最短距离是连接两点的直线，如果我们打破维度的限制，将一个二维平面在一个额外的维度（第三维）下进行弯折，两点的距离就可以无限接近。这样连接两点的通道就是虫洞，在二维条件下是一个圆形。而在我们所处的三维世界中，要用这种方法来连接空间中的两点同样需要额外的维度（第四维）来实现，而在三维的世界中（我们以及电影所处的世界），虫洞则以球形存在，理论上可以从任何角度进入虫洞。作为虫洞外部的观察者，我们可以看到虫洞另一端扭曲之后的景象。

什么是穿越？

再谈谈一个穿越的悖论。很多人有类似疑问，我穿越回过去，改变了过去，现在的世界就随之而改变，那么还能有现在的我吗？

其实，在高维空间理论提出以后，这个担忧早已迎刃而解。因为一旦你有时光机回到过去，其实你是到了另一个平行宇宙，那里的世界是一模一样的，你所做的改变只是新的开始。就像打游戏存档后，每次从你读档开始，就是一条新的人生轨迹，而之前你呆过的世界再也回不去了。世上确实没有后悔药，想回到过去改变现状从物理学来说简直就是痴人说梦。

以下是一条华丽的分割线，如果您不介意剧透且想达到更好的观影效果，推荐继续阅读。

问题1：虫洞真实存在吗？

虫洞目前为止还仅仅是爱因斯坦相对论的推测，从来没有被真实的观测到。宇宙物理学家认为虫洞在宇宙中无处不在，只不过非常不稳定和存在的时间很短，并可以通过一些方法来稳定虫洞来达到穿越时空的目的。影片并没有脱离科学假设来人为的制造虫洞，而是在导演的安排下somehow就在土星周围出现了一个稳定的虫洞，这样的安排确实有发生的可能性并且符合目前的物理假设。

问题2：为什么Cooper乘坐的飞船要不停的旋转？

飞船之所以在离开地球大层之后需要旋转是为了制造重力，这样Cooper和他的队员们就可以像在地球上面那样正常的生活，可以正常的喝水小便而不会有液体飞溅，此外演员们在3个小时的影片中也不需要假装飘来飘去。当物体绕着圆心旋转的时候，宇航员所处的参考系具有一个离心力，这就等效于重力。在影片的末尾我们看到土星轨道的大型空间站站做成卷饼状也是同样的道理。如果角速度固定，离心力与物体到圆心的距离成正比（F = m w^2 r），越是靠近圆心，离心力就越小（重力越小），所以打飞的棒球很容易就飞到“头上”的建筑打碎玻璃了。

问题3：Cooper航行的目的地是哪？离地球有多远？

Cooper的航行目的地是Gargantua，是一个电影虚构出来在银河系之外的一个黑洞，距离地球有100亿光年。一百亿光年有多远呢？众所周知，一光年就是光在真空中走一年时间的距离。1977年人类发射的旅行者号飞了三十多年才勉强飞到太阳系的边缘，而太阳系的直径也才0.003光年，而我们所在的银河系的直径也仅仅才10万光年。现代物理学的假设是任何物体的飞行速度不可能超过真空光速，所以飞船依靠飞行在可能的时间范围内是不可能到达Gargantua的，这便需要利用虫洞（wormhole）穿越到宇宙的另一头。

问题4：为什么Miller行星上面会有巨浪？

Miller行星上的巨浪非常壮观，差点让Cooper有去无回，而这巨浪也仅仅是Miller表面的普通潮汐而已。众所周知太阳和月球的引力可以制造潮汐，由于Miller行星靠近附近黑洞的引力场，再加上Miller行星表面的引力场较弱，形成巨浪也就不足为奇了。

问题5：为什么Cooper从Miller行星返回后已经过去二十多年并且Romily已经老了？

Copper此行所到达的恒星系与我们的太阳系有很大的区别。太阳系是一个出于青年期的恒星系统，太阳作为太阳系的中心恒星，通过表面的聚变来为周围围绕太阳旋转的行星提供光和热。而Miller行星所在的恒星系统极有可能是一个晚期的恒星系统，质量巨大的恒星塌陷后形成了Gargantua黑洞，而在黑洞的周围有大量的高温气体和尘埃形成的吸积盘（accretion disk）来为恒星系提供能量。

这也是为什么影片中黑洞的表面有光盘。Gargantua的质量非常巨大（100万个太阳的质量），导致了Miller行星处于巨大的引力势中。根据相对论中的描述，引力势能可以改变时空扭曲率而导致时间流逝发生改变。在影片中，以地球或者Romily作为观测者的话，Miller行星的时光流逝变慢，所以才是地上一小时，天上数十年。这种由于引力场造成的时间膨胀，已经在现实中被实验证实存在。

问题6：真实的虫洞和黑洞看起来是什么样子的？

虫洞只是被理论预测存在而黑洞也仅仅是被间接证据观察到，但是若是宇宙中存在黑洞和虫洞的话，那也将和影片的特效极为接近。影片由著名的理论物理学家Kip Thorne担任执行制片人，影片中关于虫洞的特效都是依据理论方程计算得到。即便这些特效出现在科幻电影中，Kip Thorne所描绘的黑洞和虫洞视觉效果可以作为严肃的科学数据与理论模拟。值得一提的是这些特效还产生了两篇科学研究论文，分别发表在宇宙学和计算机图形领域的期刊上。

问题7：Murph的鬼魂是怎么回事？为什么Cooper在虫洞中可以观察到所有的历史事件？Cooper和Murph是怎样实现通讯的？

这是这个影片最难解释和最难理解的部分，首先需要说明的是在现代理论物理的时空观里，Cooper在虫洞中的行为是可能的。先来回到我们的问题，这三个问题其实可以归结到虫洞中的五维时空的问题。我们现实生活所处的时空是四维时空，而由于我们观测的限制，我们只能感知三维空间和线性的时间维度。而五维时空则是四维空间加上非线性的时间维度，在影片中，诺兰将时间维度物理化，这样Cooper在五维时空中可以向翻书一样查看各个四维时空中的历史事件，理论上讲，Cooper所处的就是上帝视角，能知晓这个五维时空中所有信息的过去、现在和未来。

可以猜测的是这个虫洞和五维时空并非自然形成，而是未来人类为了拯救过去人类而专门为Cooper和Murph建造的。Cooper在五维时空中以引力波的形式向Murph所在的时空产生影响，从而造成了Murph所处时空的引力异常（gravity anormalty）。Murph之所以感觉有鬼魂在她房间是因为感应到了引力异常带来的结果（书架上的书及物品掉落, 带有坐标信息的细砂排列等）。当时Cooper以为这只是偶然事件，而Murph从小就感觉到这个“鬼魂”非常特别。在影片的最后，Murph终于明白这是父亲通过时空隧道向她传递信息。

问题8： 为什么Cooper向Murph传递的信息是什么。为什么拯救了人类的未来？

从影片中我们可以知道Brand教授一开始就知道完成他的理论是不现实的，因为这个理论需要知道黑洞中的重要数据，而在Brand教授看来，采集到这样的数据几乎是不现实的，所以虽然设计了计划A（完成理论，拯救人类）和计划B（携带人类DNA到另一个行星来重新繁衍人类文明），但其实最后Brand坦言自己其实是想实现计划B。

影片中虽然没有明确指出Brand和Murph研究的理论到底是什么，但我们可以大致猜测到应该是爱因斯坦晚年想解决的的同一场理论。同一场理论试图通过联系电磁力，强力，弱力和引力来解释宇宙本质，而这其中最难以解决的就是引力问题。Cooper在五维时空中将机器人收集到的重要数据传递给Murph，让Murph得以完成统一场理论来解决反重力飞行，这样便可以建立巨大的空间站将全部人类送入太空，并通过虫洞到达新世界。

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如果大家真的那么想知道，这部电影到底说啥，那就再小小地无伤大雅地透露一

1．这是一部关于未来人类困境的故事。当地球不再适合生存，我们就必须找到另一个适合生存的地方。

2．但是这个地方很可能太远，远到当探索者到达时，地球上的人类已经死光了。

3．关键时刻，似乎外星人帮你找了条“近路”。

4．于是一个男人踏上了征程，并许下了“I WILL BE BACK”的承诺。

5．相比过去的所有科幻片，《星际穿越》对宇宙的呈现更真实，更宏大，但也更残酷。

6．你会看到三个最接近地球生态的异星地貌。

7．以及最摧枯拉朽的异星巨浪。

8．看完电影，你可能会变得有些强迫症，会时刻观察身边的小事譬如桌上灰尘的排列，谁知道这是不是某个来自哪里至关重要的讯号呢？

9．不管你是否喜欢这部电影，但你一定会很想你的朋友讨论它。

10．你会理解：广义相对论拯救人类，但只有爱，它让我们成为人类本身。

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the end，奉上在电影中多次出现的诗句“不要温和地走进那个良夜……”

这是有“疯狂的狄兰”之称的英国诗人狄兰-托马斯的作品，作于父亲病危期间，充斥着二元对立的语言张力。诗发表两年后，49岁的狄兰离世。这首诗倾尽他对死亡、时光、眷恋和生命力的情感。曾影响不少人，今年也是狄兰百年诞辰。

全诗如下：

不要温和地走进那个良夜/老年应当在日暮时燃烧咆哮/怒斥，怒斥光明的消逝。

虽然智慧的人临终时懂得黑暗有理/因为他们的话没有迸发出闪电，他们/也并不温和地走进那个良夜。

善良的人，当最后一浪过去，高呼他们脆弱的善行/可能曾会多么光辉地在绿色的海湾里舞蹈/怒斥，怒斥光明的消逝。

狂暴的人抓住并歌唱过翱翔的太阳/懂得，但为时太晚，他们使太阳在途中悲伤/也并不温和地走进那个良夜。

严肃的人，接近死亡，用炫目的视觉看出/失明的跟睛可以像流星一样闪耀欢欣/怒斥，恕斥光明的消逝。

您啊，我的父亲，在那悲哀的高处/现在用您的热泪诅咒我，祝福我吧，我求您/不要温和地走进那个良夜。/怒斥，怒斥光明的消逝。