科幻小說里的物理知識

⑴ 物理有關的科幻小說

01
凡爾納經典三部曲

儒勒 凡爾納被尊為科幻小說之父，他的代表作是科幻三部曲，包括《格蘭特船長的兒女》、《海底兩萬里》和《神秘島》。
凡爾納的科幻小說是豐富的幻想和科學知識的結合，雖然他筆下的幻想極為奇特，極為大膽，但其中有著堅實的科學基礎，所以他的科幻小說，既是一部蘊寓著科學精神的幻想曲，也是富有幻想色彩的科學預言。該三部曲的人物，或是地理發現者、或是探險家、或是科學發明家，他們具有超人的智慧、堅強的毅力和執著不懈的精神；在他們身上具有反壓迫、反強權、反傳統的戰斗精神，他們熱愛自由、熱愛平等，維護人的尊嚴。他們遠大的理想、堅強的性格、優秀的品質和高尚的情操已贏得了億萬讀者的喜愛和尊敬，並一直成為人們嚮往的偶像和學習的榜樣。

02
赫·喬·威爾斯《時間機器》
威爾斯是20世紀初英國的著名科幻作家，與凡爾納並並稱為「科幻小說之父」。《時間機器》是英國科幻小說大師威爾斯最早獲得成功的一部科幻小說，也是他最負盛名的科幻作品之一，在此書中第一次提出了「時間旅行」的概念。

一位科學家乘自己研製的時間機器旅行到公元802701年的未來世界中，此時的世界已變成了一個大花園，到處是宮殿式的建築。時間機器為我們描繪的未來極其荒誕但又讓人深思，情節引人入勝，充滿驚險刺激和懸疑。人類之所以不斷進步就是在於對於未來的思考、探索，推薦高年級孩子閱讀。

03
艾薩克·阿西莫夫《永恆的終結》

作者艾薩克·阿西莫夫，與凡爾納、威爾斯並成為科幻歷史上的三巨頭，獲得代表著科幻界最高榮譽的雨果獎和星雲終身成就「大師獎」。這部《永恆的終結》釐清了關於時間旅行的終極奧秘和恢宏構想。24世紀，人類發明了時間力場。27世紀，人類在掌握時間旅行技術後，成立了一個叫做永恆時空（Eternity）的組織，在每個時代的背後，默默地守護著人類社會的發展。這本書彷彿站在世界頂端俯瞰整個人類歷史，把讀者從現實中抽離，體會到時空的廣大和生命的渺小。

04
阿瑟·C·克拉克《2001太空漫遊》
《2001太空漫遊》是英國作家阿瑟·C·克拉克《太空漫遊》四部曲的第一部，也是其中最著名的，因為美國導演斯坦利·庫布里克把它搬上了大銀幕，成就了一部經典電影，並且把科幻電影從「誰也看不起」提升到「誰也看不懂」。美國阿波羅登月計劃的宇航員們，都看過《2001太空漫遊》這部電影。從2001到2010、2061一直到最後的3001，四部曲的故事，都與外星文明300萬年前留在太陽系的神秘石板有關。他們告訴克拉克，在太空漫遊時，他們很想發無線電回來，說發現了一塊巨大的黑色石板。

05
羅伯特·海因萊因《出賣月亮的人 》
羅伯特·海因萊因，世界科幻「三巨頭」之一，美國最具影響力的科幻作家。《出賣月亮的人》是世界科幻大師羅伯特·海因萊因曾獲雨果獎、星雲獎桂冠的科幻力作。
在能源技術和太空科技日新月異的未來社會，生活著這樣一群人，他們雖然見解不同，性格迥異，但全都充滿了改造世界的壯志雄心：有的人夢想在月球上建立自己的王國；有的人沖破壟斷封鎖，將獲取免費能源的技術無償奉獻給大眾；有的人運用科技手段對人生做出了不可思議的精準預言...書中人物那種決不放棄的氣場非常感染人，近乎不擇手段地追求自己的理想，這就是人類應該有的進去精神。

06
霍金 《喬治的宇宙大爆炸》
這本書是由霍金主創的兒童科幻小說，有點像《時間簡史》及《哈利波特》的混合版。書中，男孩喬治結交了一名科學家及其女兒，「發現自己進入了一個極為有趣的冒險旅程，獲得了有關時間和宇宙的知識」。霍金通過主人公的種種宇宙歷險，以深入淺出的方法解釋了深奧的科學理論，比如有關太陽系、小行星、黑洞等天體的運作奧妙。難得的科普與普世讀物，可以培養孩子對科學的興趣。

07
道格拉斯·亞當斯《銀河系搭車客指南》
道格拉斯·亞當斯被西方科幻愛好者奉為「科幻聖經」之一。他是第一個成功結合喜劇和科幻的作家。不過，他並不把自己定位為科幻作家，而是喜劇作家，只是把科幻當成喜劇的一種表現方式。同時他也是一位廣播劇作家和音樂家。

地球被毀滅了，因為要在它所在的地方修建一條超空間快速通道。主人公阿瑟·鄧特活下來了，因為他有一位名叫福特·長官的朋友。這位朋友表面上是個找不著工作的演員，其實是個外星人，是名著《銀河系漫遊指南》派赴地球的研究員。兩人開始了一場穿越銀河的冒險，能夠幫助他們的只有《銀河系漫遊指南》一書中所包括的無限智慧。
旅途中，他們遇上了一批非常有趣的同伴,這些人物結成一個小團隊，他們將揭開一個駭人聽聞的大秘密……

08
雷·布拉德伯里《火星編年史》

布拉德伯里非凡的寫作才能改變了人們的思考方式。他對幻想世界的細致刻畫發人深省，折射出人類的劣根性和種種社會問題。布拉德伯里的作品不僅在科幻界大受歡迎，更以其浪漫意境贏得了主流文學界的廣泛贊譽，人們稱他為「科幻界的愛倫·坡」。

世紀之交，地球上矛盾重重、危機四伏，火星成為人類最後的希望。雖然前三批火星探險者都死於掌握神奇力量的火星人之手，但不屈不撓的人類終究還是得以在火星上安身立命。火星人銷聲匿跡，火星儼然成了另一個地球。而地球老家上的矛盾日益加劇，毀滅性核戰一觸即發。定居火星的人類心懷故土，紛紛返回地球參戰。地球和火星雙雙走向衰亡……在火星這巨大的「火紅色」背景之上，十三個浪漫婉轉的故事會聚成一部獨特而神奇的火星編年史。布拉德伯里以詩人般清秀雋永的筆觸，渲染出一幅盛極而衰的火星文明圖景，讀來讓人不勝唏噓。

09
奧森·斯科特·卡德《安德的游戲》
作者卡德是當今美國科幻界最炙手可熱的人物之一。從1977年發表第一篇小說開始，在二十多年的寫作生涯中，僅雨果獎和星雲獎他就獲得了24次提名，並有5次最終捧得了獎杯。除此之外他還獲得過坎貝爾獎和世界幻想文學獎。在美國科幻史上，從來沒有人在兩年內連續兩次將「雨果」和「星雲」兩大科幻獎盡收囊中，直到卡德。他的《安德的游戲》囊括雨果獎、星雲獎，其續集《安德的代言》再次包攬了這兩個世界科幻文學的最高獎項。2008年卡德因為《安德的游戲》和《安德的影子》獲得了瑪格麗特·愛德華茲青少年文學終身貢獻獎。
《安德的游戲》以科幻設想為背景，站在青少年心靈成長的視角高度，講述了主人公的成長故事。小說的畫面感非常強，故事情節的意外安排讓你一步步深入到安德的內心，去反思人生的意義。可以說這套書無論從科幻性、思想性還是可讀性等諸多方面，都達到了一個前所未有的高度。

10
莉奇亞·特洛伊斯《浮島傳奇》

莉奇亞·特洛伊斯：1980年生於羅馬，天體物理學專業畢業，科幻小說作家。出版了「浮島」系列小說,並以義大利80萬冊的銷量一舉奪得「奧斯卡暢銷書」大獎。截止2012年，版權已售出德國、法國、俄羅斯、巴西、希臘、挪威、波蘭、土耳其、中國、韓國、比利時、荷蘭等國家，被稱為「最傑出的科幻小說女作家」。

神秘＋驚險＋離奇！作者以精巧的構思，生動精彩的描寫，把我們帶到浮島大陸，和主人公尼哈爾一起展開生死之旅，隨著主人公的成長，一起經歷快樂，痛苦和淚水。景色壯觀、情節驚險、引人入勝。結構十分完整，曲折離奇，在宏偉壯大的背景下，把所以的故事內容交雜在一起，具有很強的可讀性，給心靈帶來巨大的洗滌，稱得上是一部無與倫比的科幻大作，值得你細細品閱！

⑵ 《星際穿越》里有哪些物理知識

說說「黑洞與時間彎曲」的第十四章蟲洞和時間機器這一章的內容：
首先，基帕·索恩說了一件他的趣事：
1985年，基帕·索恩接到多年老朋友卡爾·薩根的求助。卡爾寫了一本科幻小說，希望把小說里的科學理論寫的准確一點，想讓基帕·索恩指點一下。基帕發現書中的女主角居然掉進黑洞然後時空穿越了，這是不可能發生的。於是基帕寫信建議卡爾要依靠蟲洞做星際旅行。卡爾欣然接受建議，那小說叫「Contact」。後來被拍成電影叫「超時空接觸」，也是馬修主演，評價很好。

然後基帕·索恩開始講蟲洞：

一、蟲洞在哪裡

關於蟲洞有三種說法：

一是蟲洞是宇宙中相距遙遠的兩點間的一條捷徑，就是一個蘋果，蟲子沿著蘋果表面走遠了，可是如果蟲子挖洞從蘋果裡面走就近多了，顧明思議，蟲子為了抄近路而在蘋果里挖的洞。

二是蟲洞是連接黑洞和白洞或黑洞與黑洞的管道，故在黑洞里能找到蟲洞。（白洞：黑洞死亡會變成一個白洞，噴射出之前黑洞吸入的物質）

三是蟲洞是時空隧道，能進行時空旅行。

沒人見過蟲洞，有人說我們周圍到處都是蟲洞，又有人說黑洞里有蟲洞，基帕·索恩在書里又說我們可以自己構建蟲洞。

二、負能量物質

蟲洞在某個時刻產生，短暫地打開，然後關閉、消失。從產生到消失，時間極短，短到沒有事物能在這么短的時間內從一個洞口穿到它另一個洞口。所以我們能利用蟲洞進行時空旅行前提是有辦法使蟲洞一直開著，不讓它消失。

基帕·索恩覺得有某種奇異物能貫穿蟲洞，使蟲洞一直開著。這種奇異物和人類所見的任何物質都大不一樣，它具有負能量。

要實現負能量其實並不難，參照系不同便可實現。在飛船以接近光速的速度接近蟲洞時，蟲洞周圍的能量自然就成了負的。

故要進入蟲洞，飛船的速度必須接近光速。

三、時間機器

假定我們能找到蟲洞並且有某種負能量可以讓它一直開著，那麼蟲洞就可以是一個時間機器。

飛船要進入蟲洞，其速度要接近光速。

根據愛因斯坦的相對論原理，如果你在太空中的速度足夠快，可以做到在太空中呆了幾十天，地球上卻已經過了幾十年，做到古人所說的天上一天地上一年，即如果你2014年坐飛船接近光束進行時空旅行一個月後，回到地球，這時發現地球已經是2044年，這就實現了穿越到未來。

故我們可以猜想劇情，等主角們穿越到其他星際空間完成任務後，回到地球，他們的兒女都和主角們一樣大年齡了。

目前的科學理論表明，回到過去是不能實現的。

⑶ 《三體》中的物理知識有哪些

在《三體1》中，作者引用了兩個假說——「射手假說」和「農場主假說」1，來論證楊冬的遺言，這兩個假說，並不是大劉原創，而是哲學界早已有之的思想實驗。前一個假說出自保羅戴維斯《上帝與新物理學》，後一個假說出自羅素《哲學問題》，它們共同指向一個古老但又深刻的知識論問題：我們通過感覺和理智獲取到的知識，是否具有合法性？

⑷ 《三體》中的奇妙物理學

小說中「三體星系」原型——半人馬座α三合星系統想像圖。這里會有外星文明嗎？

小說中三體人武器水滴模擬圖。科幻小說能否催生科學發現？河北日報資料片

■閱讀提示

8月23日，我國科幻作家劉慈欣的小說《三體》獲得科幻文壇大獎雨果獎。雨果獎被譽為科幻小說界的諾貝爾獎，《盜夢空間》、《復仇者聯盟》、《權力的游戲》等諸多科幻名著都曾獲此殊榮，劉慈欣是獲得該獎的首位亞洲人。《三體》被認為是迄今為止中文科幻界出現的最具影響力的科幻小說之一。

三體、黑域、智子、水滴、二向箔……翻開小說，看到這些奇幻的字眼時，你是否會腦洞大開？在《三體》中，劉慈欣融入了大量的前沿物理學理論，並在此基礎上加以延伸，樹立了硬派的科幻風格，向讀者呈現出一個個神秘莫測的科幻奇景。那麼這些科幻奇景與現代物理學有哪些聯系？他們是否有可能成為現實呢？

河北日報、河北新聞網記者 陳誠

「三體」是什麼？現實宇宙中存在「三體星系」嗎？

在小說《三體》中，三體人居住在一個有三顆恆星的星系裡。由於三顆恆星處於無規律運轉狀態，不斷吞噬星系中的行星，造成行星上智慧生命不斷地重生和毀滅，最後只剩下三體文明存活下來。因此，三體人決定遷徙至外界星系，進犯最近的宜居行星——地球。

仰望星空，我們會發現一顆極為明亮的星星——半人馬座α，一個距離太陽只有4.22光年的恆星。這顆恆星所在的半人馬座α三合星系統是距離太陽系最近的恆星系統，也是小說中「三體星系」的原型。

「半人馬座α三合星系統由A、B、C三顆恆星組成，這個現實的星系相對穩定，並不像小說里那樣混亂。」燕山大學物理學教授朱艷英說，它並不是標準的三體系統，而是一個雙星系統加一個衛星恆星。A星和B星以一個偏心率較大的橢圓軌道互相圍繞旋轉，公轉周期為79.9年。較小的C星（比鄰星）則在遙遠的0.2光年之外，以50萬年以上的周期圍繞A、B星的質量中心緩慢公轉。

實際上，三體是物理學中的著名現象。1900年，著名數學家希爾伯特提出了N體問題的特例——三體問題，時至今日，三體問題依然困擾著物理學界。

「三體問題是天體力學中的基本模型，即探究三個質量、初始位置和初始速度都為任意的可視為質點的天體，在相互之間萬有引力作用下的運動規律問題。」燕山大學物理學教授朱艷英表示，目前，三體問題仍得不到精確求解，無法預測所有三體問題的數學情景，只有幾種特殊情況已研究。

三體問題最簡單的例子就是太陽、地球、月球的關系，太陽系僅有一顆恆星——太陽，太陽的軌道恆定，地球的軌道恆定，地日的關系恆定，因此地球才能維持相對恆定的生存環境。那麼，劉慈欣筆下那樣毫無規律運轉的「三體星系」在現實宇宙中真的存在嗎？

據英國《新科學家》雜志報道，距離地球大約4200萬光年的宇宙深處，存在著3個孤零零的星系，這三個星系的外圍被一團氫氣團包圍，一團無形的暗物質紐帶將它們關聯在一起。這個「三體星系」構成的「空洞集群」被科學家命名為VGS_31。天文學家表示，此前還從未在一個宇宙空洞區域內看到過這樣的星系系統。

黑域存在嗎？黑洞和黑域有什麼關系?

在小說中，一個智慧文明為了避免受到攻擊，向別的文明發出信號表示自己是無害的，而唯一無害的前提就是這個文明永遠無法駛出自己所在的恆星系，這個恆星系成了黑域，即光無法逃離出去的區域，被稱為宇宙保險櫃。

那麼，黑域就是黑洞嗎？

黑洞是現代廣義相對論中，宇宙空間內存在的一種密度極大體積極小的天體。黑洞的引力很大，使得視界內的逃逸速度大於光速。「黑洞的引力場非常劇烈並且快速變化，任何物體都會像面條一樣被巨大引力拉伸。也就是說，任何物質或者任何人都無法在黑洞中倖存，更談不上文明的存在。」朱艷英說。

於是，作家劉慈欣在小說中發明了低光速黑洞，假定將真空光速降至太陽系的逃逸速度每秒16.7千米，從而使整個區域變成黑域。作為一種科幻設想，黑域在廣義相對論中是可能實現的嗎？

「光速變小，與光速有關的一切物理學參數就變了。」著名物理學家、科普作家李淼在所著的《三體中的物理學》一書中分析了黑域，認為如果光速變小，人類將不復存在。

人類由原子組成。原子理論中有個精細結構常數，這個常數標志著電子和質子之間的電磁互相作用強度。原子中，電子的速度就是精細結構常數乘以光速。在氫原子中，電子的速度雖然遠低於通常的光速，也高達光速的1/137。當光速突然變小到每秒16.7千米，電子在原子中就超光速了，這和黑域中光速為速度上限的設定矛盾，可能導致原子的解體。

三維人進入四維會發生什麼？維度武器「二向箔」可行嗎?

「一個四維的空間泡飄過地球，與地球的一部分發生了重疊，於是，在這片四維空間的范圍內，三維空間的一切都被完全敞開，人們可以隨意從一個地方穿越到另一個地方，從密閉的墓室里拿出珍寶，從囚犯完好無損的頭顱中取出大腦……」——這是小說《三體》對四維空間一段精彩的描述，就好像二維平面對於三維空間的我們來說是一覽無余的，從四維空間看來，三維的物體也同樣無處隱藏。

在物理學中，「維」是一種度量，在三維空間坐標上，加上時間，時空互相聯系，就構成了四維時空。「一維是線，二維是面，三維是靜態空間，四維是動態空間。」朱艷英介紹說，理論上多維空間是存在的，時間空間的維度是宇宙最基礎的性質，只是人類的觀測只能到三維。

如果真的存在多維空間，三維世界的我們能否進入四維或者更高的維度空間呢？

眾所周知，人的身體是由分子原子構成。「而分子原子一旦進入四維空間就會不復存在，人體也就會隨之解體。因此，人類無法進入四維，更談不上進入更高的維度空間。」朱艷英說。

基於多維空間的假定，劉慈欣在小說《三體》中設計了一種維度武器叫「二向箔」。高級文明向太陽系扔來一張小紙片「二向箔」，導致整個太陽系跌落到二維空間，幾乎毀滅整個人類。

那麼，這種維度武器在現實中是否可行？在理論物理的分支學科弦論中，這種可能性是存在的。

在弦論中，空間維度的變化可看成類似液態水變成水蒸氣的相變。當水達到沸點時，液體中開始出現小氣泡，小氣泡慢慢地變大，最終吞噬整個液體。氣體密度和液體密度的差別可以看成一種物理量，它被物理學家稱為場。

小說中的「二向箔」中也有一種場，能量比較低，一旦與三維空間直接接觸，就變得像水中的氣泡那樣開始膨脹，觸發三維空間的能量較高的場向能量更低的地方跳，讓「二向箔」越長越大。這種降維武器一旦觸發就無法停止，只有乘坐光速飛船才能逃生。

智子、水滴等小說中的科幻武器可行嗎？

在科幻故事中，戰爭是永恆的主題。

在《三體》中，包括維度武器「二向箔」在內的幾大武器令讀者腦洞大開。「因為這兩個質子的存在，人類的科學將不可能有任何重大進展。」《三體》中的這樣一句台詞，道出了《三體》廣受贊譽的第一個科幻武器——質子，又叫「智子」。

三體人在尚無法抵達地球時，向地球發射了兩個「質子」，專門擾亂基礎物理實驗依賴的大型對撞機（也叫高能加速器），從而打斷了人類科研的正常進程。對撞機被干擾，真的會讓人類科技「鎖死」嗎？

在現實生活中，大型對撞機是基礎物理學進步的最重要來源。「物理學的種種理論必須通過實驗驗證才能證明，如果大型對撞機的實驗結果真的被干擾，確實會重創物理學的創新發展。」朱艷英說。

物理學家李淼在一次采訪中談道：「三體可以隨時控制質子，這是《三體》裡面最大的硬傷。」智子的設定，實質是認為科學實驗有可能被智能幹擾，從而不遵守「碰撞完全隨機」的實驗前提。

但是如果智子掌握和計算地球上所有的量子，那麼它內部工作的量子必然更多。那麼它就是一個比它要模擬的對象更復雜，能量更大的系統。如果它比宇宙更小，那麼它就沒法精確地預測一切。

「銀河系在它的表面映成一片流暢的光紋，使得水滴看上去純潔而唯美。」在《三體》中，水滴是劉慈欣又一神奇設定，它可以極快地加速到接近光速，僅以簡單的撞擊方式，就在半小時內使人類2000艘核聚變動力戰艦全軍覆沒。

小說中，劉慈欣假設水滴的物質結構由強相互作用力控制。如果該物質的基本組成是分子和原子，那麼強相互作用力是核子（即質子和中子）之間的力，其力程比氫原子的大小還要小四個量級，在原子構成的材料中不起作用。

如果水滴的材料並非由原子和分子構成，而由更基本的粒子誇克和膠子構成呢？

「誇克之間的距離比中子半徑還小，水滴的密度會太大，而小說中的水滴質量還不到10噸。所以，水滴材料的控制力不可能是強相互作用力。」朱艷英說，如果硬要水滴的設定成立，就必須假設一種尚未被人類發現的新型材料。

「無論這些假設是否成立，《三體》把科學融於文藝，讓讀者更多地接觸和思考物理學前沿的科學問題，起到了意想不到的科普作用。」朱艷英說。

⑸ 三體這部科幻小說中，有哪些和現實物理學不符的情節

三體這本小說當時還是非常喜歡看的，只不過後來在學到了一些物理基本知識之後，發現其實里邊兒有很多的bug。其中最讓我印象深刻的應該是在第三部最後的時候介紹到了曲率引擎。能很多人不知道區里想在這里給大家科普一下，曲率引擎其實跟我們平常看到的發動機是有很大區別的，因為它並不是依靠能量推動來實現星際飛船的飛行。他主要是依靠通過折疊空間來實現星際之間的躍遷，在速度上是要遠遠超過我們現有的宇宙最快速度。在這樣的情況下，我們的非常可以超光速的速度，在宇宙當中轉換自己的地理坐標。一旦去了引擎關閉的話，那麼整個非常將會處於靜止不動的狀態，而不是與光速滑行。畢竟牛頓的經典力學體系當中的慣性定律在這里是不能夠適用的，所以這句話其實並不正確。而且後邊還介紹了曲率引擎飛船是如何停車的，更是一個大大的漏洞。

⑹ 科幻小說《紫薇幻》里的物理理論是否真實

作者可以根據現代物理學推算出來的公式做暢想。但是如何實現？目前的科學理論廣泛認知的是光速恆定理論，所以我們可以大膽假設，但是也只能小心求證。

⑺ 科幻小說中有哪些驚艷的技術或理論

一般的硬科幻作品裡會大量運用已知科學理論，例如劉慈欣的《三體》系列裡面就用到了一些現代物理學理論知識，具體可參考李淼老師的書《三體中的物理學》。

⑻ 科幻電影中的穿越大部分都可以被現有的物理學理論解釋嗎

就拿《星際穿越》里的黑洞來說。

那個黑洞估計是有史以來最棒的模型了。為什麼呢？因為理論支持者是基普·索恩，他基本上是最偉大的黑洞大師之一，這個黑洞的樣子可是三十個人加上好幾千台電腦一年的工作結果。

一維數軸，二維平面，三維立體，這是初中學到的，而我們是三維生物，他還開玩笑說「三圍生物是女人，這事兒按下不表」。那麼四維、五維呢？片中，當地球人還在快毀滅的世界裡哼哧哼哧地種玉米的時候，庫珀已跌入黑洞中的五維空間，在那裡，時間變成了一種實體的膠著的存在，他可以看到不同時間里女兒卧室里的情況，所以他在這里向女兒傳遞了信息。