科幻小说里的物理知识

⑴ 物理有关的科幻小说

01
凡尔纳经典三部曲

儒勒 凡尔纳被尊为科幻小说之父，他的代表作是科幻三部曲，包括《格兰特船长的儿女》、《海底两万里》和《神秘岛》。
凡尔纳的科幻小说是丰富的幻想和科学知识的结合，虽然他笔下的幻想极为奇特，极为大胆，但其中有着坚实的科学基础，所以他的科幻小说，既是一部蕴寓着科学精神的幻想曲，也是富有幻想色彩的科学预言。该三部曲的人物，或是地理发现者、或是探险家、或是科学发明家，他们具有超人的智慧、坚强的毅力和执着不懈的精神；在他们身上具有反压迫、反强权、反传统的战斗精神，他们热爱自由、热爱平等，维护人的尊严。他们远大的理想、坚强的性格、优秀的品质和高尚的情操已赢得了亿万读者的喜爱和尊敬，并一直成为人们向往的偶像和学习的榜样。

02
赫·乔·威尔斯《时间机器》
威尔斯是20世纪初英国的著名科幻作家，与凡尔纳并并称为“科幻小说之父”。《时间机器》是英国科幻小说大师威尔斯最早获得成功的一部科幻小说，也是他最负盛名的科幻作品之一，在此书中第一次提出了“时间旅行”的概念。

一位科学家乘自己研制的时间机器旅行到公元802701年的未来世界中，此时的世界已变成了一个大花园，到处是宫殿式的建筑。时间机器为我们描绘的未来极其荒诞但又让人深思，情节引人入胜，充满惊险刺激和悬疑。人类之所以不断进步就是在于对于未来的思考、探索，推荐高年级孩子阅读。

03
艾萨克·阿西莫夫《永恒的终结》

作者艾萨克·阿西莫夫，与凡尔纳、威尔斯并成为科幻历史上的三巨头，获得代表着科幻界最高荣誉的雨果奖和星云终身成就“大师奖”。这部《永恒的终结》厘清了关于时间旅行的终极奥秘和恢宏构想。24世纪，人类发明了时间力场。27世纪，人类在掌握时间旅行技术后，成立了一个叫做永恒时空（Eternity）的组织，在每个时代的背后，默默地守护着人类社会的发展。这本书仿佛站在世界顶端俯瞰整个人类历史，把读者从现实中抽离，体会到时空的广大和生命的渺小。

04
阿瑟·C·克拉克《2001太空漫游》
《2001太空漫游》是英国作家阿瑟·C·克拉克《太空漫游》四部曲的第一部，也是其中最著名的，因为美国导演斯坦利·库布里克把它搬上了大银幕，成就了一部经典电影，并且把科幻电影从“谁也看不起”提升到“谁也看不懂”。美国阿波罗登月计划的宇航员们，都看过《2001太空漫游》这部电影。从2001到2010、2061一直到最后的3001，四部曲的故事，都与外星文明300万年前留在太阳系的神秘石板有关。他们告诉克拉克，在太空漫游时，他们很想发无线电回来，说发现了一块巨大的黑色石板。

05
罗伯特·海因莱因《出卖月亮的人 》
罗伯特·海因莱因，世界科幻“三巨头”之一，美国最具影响力的科幻作家。《出卖月亮的人》是世界科幻大师罗伯特·海因莱因曾获雨果奖、星云奖桂冠的科幻力作。
在能源技术和太空科技日新月异的未来社会，生活着这样一群人，他们虽然见解不同，性格迥异，但全都充满了改造世界的壮志雄心：有的人梦想在月球上建立自己的王国；有的人冲破垄断封锁，将获取免费能源的技术无偿奉献给大众；有的人运用科技手段对人生做出了不可思议的精准预言...书中人物那种决不放弃的气场非常感染人，近乎不择手段地追求自己的理想，这就是人类应该有的进去精神。

06
霍金 《乔治的宇宙大爆炸》
这本书是由霍金主创的儿童科幻小说，有点像《时间简史》及《哈利波特》的混合版。书中，男孩乔治结交了一名科学家及其女儿，“发现自己进入了一个极为有趣的冒险旅程，获得了有关时间和宇宙的知识”。霍金通过主人公的种种宇宙历险，以深入浅出的方法解释了深奥的科学理论，比如有关太阳系、小行星、黑洞等天体的运作奥妙。难得的科普与普世读物，可以培养孩子对科学的兴趣。

07
道格拉斯·亚当斯《银河系搭车客指南》
道格拉斯·亚当斯被西方科幻爱好者奉为“科幻圣经”之一。他是第一个成功结合喜剧和科幻的作家。不过，他并不把自己定位为科幻作家，而是喜剧作家，只是把科幻当成喜剧的一种表现方式。同时他也是一位广播剧作家和音乐家。

地球被毁灭了，因为要在它所在的地方修建一条超空间快速通道。主人公阿瑟·邓特活下来了，因为他有一位名叫福特·长官的朋友。这位朋友表面上是个找不着工作的演员，其实是个外星人，是名著《银河系漫游指南》派赴地球的研究员。两人开始了一场穿越银河的冒险，能够帮助他们的只有《银河系漫游指南》一书中所包括的无限智慧。
旅途中，他们遇上了一批非常有趣的同伴,这些人物结成一个小团队，他们将揭开一个骇人听闻的大秘密……

08
雷·布拉德伯里《火星编年史》

布拉德伯里非凡的写作才能改变了人们的思考方式。他对幻想世界的细致刻画发人深省，折射出人类的劣根性和种种社会问题。布拉德伯里的作品不仅在科幻界大受欢迎，更以其浪漫意境赢得了主流文学界的广泛赞誉，人们称他为“科幻界的爱伦·坡”。

世纪之交，地球上矛盾重重、危机四伏，火星成为人类最后的希望。虽然前三批火星探险者都死于掌握神奇力量的火星人之手，但不屈不挠的人类终究还是得以在火星上安身立命。火星人销声匿迹，火星俨然成了另一个地球。而地球老家上的矛盾日益加剧，毁灭性核战一触即发。定居火星的人类心怀故土，纷纷返回地球参战。地球和火星双双走向衰亡……在火星这巨大的“火红色”背景之上，十三个浪漫婉转的故事会聚成一部独特而神奇的火星编年史。布拉德伯里以诗人般清秀隽永的笔触，渲染出一幅盛极而衰的火星文明图景，读来让人不胜唏嘘。

09
奥森·斯科特·卡德《安德的游戏》
作者卡德是当今美国科幻界最炙手可热的人物之一。从1977年发表第一篇小说开始，在二十多年的写作生涯中，仅雨果奖和星云奖他就获得了24次提名，并有5次最终捧得了奖杯。除此之外他还获得过坎贝尔奖和世界幻想文学奖。在美国科幻史上，从来没有人在两年内连续两次将“雨果”和“星云”两大科幻奖尽收囊中，直到卡德。他的《安德的游戏》囊括雨果奖、星云奖，其续集《安德的代言》再次包揽了这两个世界科幻文学的最高奖项。2008年卡德因为《安德的游戏》和《安德的影子》获得了玛格丽特·爱德华兹青少年文学终身贡献奖。
《安德的游戏》以科幻设想为背景，站在青少年心灵成长的视角高度，讲述了主人公的成长故事。小说的画面感非常强，故事情节的意外安排让你一步步深入到安德的内心，去反思人生的意义。可以说这套书无论从科幻性、思想性还是可读性等诸多方面，都达到了一个前所未有的高度。

10
莉奇亚·特洛伊斯《浮岛传奇》

莉奇亚·特洛伊斯：1980年生于罗马，天体物理学专业毕业，科幻小说作家。出版了“浮岛”系列小说,并以意大利80万册的销量一举夺得“奥斯卡畅销书”大奖。截止2012年，版权已售出德国、法国、俄罗斯、巴西、希腊、挪威、波兰、土耳其、中国、韩国、比利时、荷兰等国家，被称为“最杰出的科幻小说女作家”。

神秘＋惊险＋离奇！作者以精巧的构思，生动精彩的描写，把我们带到浮岛大陆，和主人公尼哈尔一起展开生死之旅，随着主人公的成长，一起经历快乐，痛苦和泪水。景色壮观、情节惊险、引人入胜。结构十分完整，曲折离奇，在宏伟壮大的背景下，把所以的故事内容交杂在一起，具有很强的可读性，给心灵带来巨大的洗涤，称得上是一部无与伦比的科幻大作，值得你细细品阅！

⑵ 《星际穿越》里有哪些物理知识

说说「黑洞与时间弯曲」的第十四章虫洞和时间机器这一章的内容：
首先，基帕·索恩说了一件他的趣事：
1985年，基帕·索恩接到多年老朋友卡尔·萨根的求助。卡尔写了一本科幻小说，希望把小说里的科学理论写的准确一点，想让基帕·索恩指点一下。基帕发现书中的女主角居然掉进黑洞然后时空穿越了，这是不可能发生的。于是基帕写信建议卡尔要依靠虫洞做星际旅行。卡尔欣然接受建议，那小说叫「Contact」。后来被拍成电影叫「超时空接触」，也是马修主演，评价很好。

然后基帕·索恩开始讲虫洞：

一、虫洞在哪里

关于虫洞有三种说法：

一是虫洞是宇宙中相距遥远的两点间的一条捷径，就是一个苹果，虫子沿着苹果表面走远了，可是如果虫子挖洞从苹果里面走就近多了，顾明思议，虫子为了抄近路而在苹果里挖的洞。

二是虫洞是连接黑洞和白洞或黑洞与黑洞的管道，故在黑洞里能找到虫洞。（白洞：黑洞死亡会变成一个白洞，喷射出之前黑洞吸入的物质）

三是虫洞是时空隧道，能进行时空旅行。

没人见过虫洞，有人说我们周围到处都是虫洞，又有人说黑洞里有虫洞，基帕·索恩在书里又说我们可以自己构建虫洞。

二、负能量物质

虫洞在某个时刻产生，短暂地打开，然后关闭、消失。从产生到消失，时间极短，短到没有事物能在这么短的时间内从一个洞口穿到它另一个洞口。所以我们能利用虫洞进行时空旅行前提是有办法使虫洞一直开着，不让它消失。

基帕·索恩觉得有某种奇异物能贯穿虫洞，使虫洞一直开着。这种奇异物和人类所见的任何物质都大不一样，它具有负能量。

要实现负能量其实并不难，参照系不同便可实现。在飞船以接近光速的速度接近虫洞时，虫洞周围的能量自然就成了负的。

故要进入虫洞，飞船的速度必须接近光速。

三、时间机器

假定我们能找到虫洞并且有某种负能量可以让它一直开着，那么虫洞就可以是一个时间机器。

飞船要进入虫洞，其速度要接近光速。

根据爱因斯坦的相对论原理，如果你在太空中的速度足够快，可以做到在太空中呆了几十天，地球上却已经过了几十年，做到古人所说的天上一天地上一年，即如果你2014年坐飞船接近光束进行时空旅行一个月后，回到地球，这时发现地球已经是2044年，这就实现了穿越到未来。

故我们可以猜想剧情，等主角们穿越到其他星际空间完成任务后，回到地球，他们的儿女都和主角们一样大年龄了。

目前的科学理论表明，回到过去是不能实现的。

⑶ 《三体》中的物理知识有哪些

在《三体1》中，作者引用了两个假说——“射手假说”和“农场主假说”1，来论证杨冬的遗言，这两个假说，并不是大刘原创，而是哲学界早已有之的思想实验。前一个假说出自保罗戴维斯《上帝与新物理学》，后一个假说出自罗素《哲学问题》，它们共同指向一个古老但又深刻的知识论问题：我们通过感觉和理智获取到的知识，是否具有合法性？

⑷ 《三体》中的奇妙物理学

小说中“三体星系”原型——半人马座α三合星系统想象图。这里会有外星文明吗？

小说中三体人武器水滴模拟图。科幻小说能否催生科学发现？河北日报资料片

■阅读提示

8月23日，我国科幻作家刘慈欣的小说《三体》获得科幻文坛大奖雨果奖。雨果奖被誉为科幻小说界的诺贝尔奖，《盗梦空间》、《复仇者联盟》、《权力的游戏》等诸多科幻名著都曾获此殊荣，刘慈欣是获得该奖的首位亚洲人。《三体》被认为是迄今为止中文科幻界出现的最具影响力的科幻小说之一。

三体、黑域、智子、水滴、二向箔……翻开小说，看到这些奇幻的字眼时，你是否会脑洞大开？在《三体》中，刘慈欣融入了大量的前沿物理学理论，并在此基础上加以延伸，树立了硬派的科幻风格，向读者呈现出一个个神秘莫测的科幻奇景。那么这些科幻奇景与现代物理学有哪些联系？他们是否有可能成为现实呢？

河北日报、河北新闻网记者 陈诚

“三体”是什么？现实宇宙中存在“三体星系”吗？

在小说《三体》中，三体人居住在一个有三颗恒星的星系里。由于三颗恒星处于无规律运转状态，不断吞噬星系中的行星，造成行星上智慧生命不断地重生和毁灭，最后只剩下三体文明存活下来。因此，三体人决定迁徙至外界星系，进犯最近的宜居行星——地球。

仰望星空，我们会发现一颗极为明亮的星星——半人马座α，一个距离太阳只有4.22光年的恒星。这颗恒星所在的半人马座α三合星系统是距离太阳系最近的恒星系统，也是小说中“三体星系”的原型。

“半人马座α三合星系统由A、B、C三颗恒星组成，这个现实的星系相对稳定，并不像小说里那样混乱。”燕山大学物理学教授朱艳英说，它并不是标准的三体系统，而是一个双星系统加一个卫星恒星。A星和B星以一个偏心率较大的椭圆轨道互相围绕旋转，公转周期为79.9年。较小的C星（比邻星）则在遥远的0.2光年之外，以50万年以上的周期围绕A、B星的质量中心缓慢公转。

实际上，三体是物理学中的著名现象。1900年，著名数学家希尔伯特提出了N体问题的特例——三体问题，时至今日，三体问题依然困扰着物理学界。

“三体问题是天体力学中的基本模型，即探究三个质量、初始位置和初始速度都为任意的可视为质点的天体，在相互之间万有引力作用下的运动规律问题。”燕山大学物理学教授朱艳英表示，目前，三体问题仍得不到精确求解，无法预测所有三体问题的数学情景，只有几种特殊情况已研究。

三体问题最简单的例子就是太阳、地球、月球的关系，太阳系仅有一颗恒星——太阳，太阳的轨道恒定，地球的轨道恒定，地日的关系恒定，因此地球才能维持相对恒定的生存环境。那么，刘慈欣笔下那样毫无规律运转的“三体星系”在现实宇宙中真的存在吗？

据英国《新科学家》杂志报道，距离地球大约4200万光年的宇宙深处，存在着3个孤零零的星系，这三个星系的外围被一团氢气团包围，一团无形的暗物质纽带将它们关联在一起。这个“三体星系”构成的“空洞集群”被科学家命名为VGS_31。天文学家表示，此前还从未在一个宇宙空洞区域内看到过这样的星系系统。

黑域存在吗？黑洞和黑域有什么关系?

在小说中，一个智慧文明为了避免受到攻击，向别的文明发出信号表示自己是无害的，而唯一无害的前提就是这个文明永远无法驶出自己所在的恒星系，这个恒星系成了黑域，即光无法逃离出去的区域，被称为宇宙保险柜。

那么，黑域就是黑洞吗？

黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度极大体积极小的天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。“黑洞的引力场非常剧烈并且快速变化，任何物体都会像面条一样被巨大引力拉伸。也就是说，任何物质或者任何人都无法在黑洞中幸存，更谈不上文明的存在。”朱艳英说。

于是，作家刘慈欣在小说中发明了低光速黑洞，假定将真空光速降至太阳系的逃逸速度每秒16.7千米，从而使整个区域变成黑域。作为一种科幻设想，黑域在广义相对论中是可能实现的吗？

“光速变小，与光速有关的一切物理学参数就变了。”著名物理学家、科普作家李淼在所著的《三体中的物理学》一书中分析了黑域，认为如果光速变小，人类将不复存在。

人类由原子组成。原子理论中有个精细结构常数，这个常数标志着电子和质子之间的电磁互相作用强度。原子中，电子的速度就是精细结构常数乘以光速。在氢原子中，电子的速度虽然远低于通常的光速，也高达光速的1/137。当光速突然变小到每秒16.7千米，电子在原子中就超光速了，这和黑域中光速为速度上限的设定矛盾，可能导致原子的解体。

三维人进入四维会发生什么？维度武器“二向箔”可行吗?

“一个四维的空间泡飘过地球，与地球的一部分发生了重叠，于是，在这片四维空间的范围内，三维空间的一切都被完全敞开，人们可以随意从一个地方穿越到另一个地方，从密闭的墓室里拿出珍宝，从囚犯完好无损的头颅中取出大脑……”——这是小说《三体》对四维空间一段精彩的描述，就好像二维平面对于三维空间的我们来说是一览无余的，从四维空间看来，三维的物体也同样无处隐藏。

在物理学中，“维”是一种度量，在三维空间坐标上，加上时间，时空互相联系，就构成了四维时空。“一维是线，二维是面，三维是静态空间，四维是动态空间。”朱艳英介绍说，理论上多维空间是存在的，时间空间的维度是宇宙最基础的性质，只是人类的观测只能到三维。

如果真的存在多维空间，三维世界的我们能否进入四维或者更高的维度空间呢？

众所周知，人的身体是由分子原子构成。“而分子原子一旦进入四维空间就会不复存在，人体也就会随之解体。因此，人类无法进入四维，更谈不上进入更高的维度空间。”朱艳英说。

基于多维空间的假定，刘慈欣在小说《三体》中设计了一种维度武器叫“二向箔”。高级文明向太阳系扔来一张小纸片“二向箔”，导致整个太阳系跌落到二维空间，几乎毁灭整个人类。

那么，这种维度武器在现实中是否可行？在理论物理的分支学科弦论中，这种可能性是存在的。

在弦论中，空间维度的变化可看成类似液态水变成水蒸气的相变。当水达到沸点时，液体中开始出现小气泡，小气泡慢慢地变大，最终吞噬整个液体。气体密度和液体密度的差别可以看成一种物理量，它被物理学家称为场。

小说中的“二向箔”中也有一种场，能量比较低，一旦与三维空间直接接触，就变得像水中的气泡那样开始膨胀，触发三维空间的能量较高的场向能量更低的地方跳，让“二向箔”越长越大。这种降维武器一旦触发就无法停止，只有乘坐光速飞船才能逃生。

智子、水滴等小说中的科幻武器可行吗？

在科幻故事中，战争是永恒的主题。

在《三体》中，包括维度武器“二向箔”在内的几大武器令读者脑洞大开。“因为这两个质子的存在，人类的科学将不可能有任何重大进展。”《三体》中的这样一句台词，道出了《三体》广受赞誉的第一个科幻武器——质子，又叫“智子”。

三体人在尚无法抵达地球时，向地球发射了两个“质子”，专门扰乱基础物理实验依赖的大型对撞机（也叫高能加速器），从而打断了人类科研的正常进程。对撞机被干扰，真的会让人类科技“锁死”吗？

在现实生活中，大型对撞机是基础物理学进步的最重要来源。“物理学的种种理论必须通过实验验证才能证明，如果大型对撞机的实验结果真的被干扰，确实会重创物理学的创新发展。”朱艳英说。

物理学家李淼在一次采访中谈道：“三体可以随时控制质子，这是《三体》里面最大的硬伤。”智子的设定，实质是认为科学实验有可能被智能干扰，从而不遵守“碰撞完全随机”的实验前提。

但是如果智子掌握和计算地球上所有的量子，那么它内部工作的量子必然更多。那么它就是一个比它要模拟的对象更复杂，能量更大的系统。如果它比宇宙更小，那么它就没法精确地预测一切。

“银河系在它的表面映成一片流畅的光纹，使得水滴看上去纯洁而唯美。”在《三体》中，水滴是刘慈欣又一神奇设定，它可以极快地加速到接近光速，仅以简单的撞击方式，就在半小时内使人类2000艘核聚变动力战舰全军覆没。

小说中，刘慈欣假设水滴的物质结构由强相互作用力控制。如果该物质的基本组成是分子和原子，那么强相互作用力是核子（即质子和中子）之间的力，其力程比氢原子的大小还要小四个量级，在原子构成的材料中不起作用。

如果水滴的材料并非由原子和分子构成，而由更基本的粒子夸克和胶子构成呢？

“夸克之间的距离比中子半径还小，水滴的密度会太大，而小说中的水滴质量还不到10吨。所以，水滴材料的控制力不可能是强相互作用力。”朱艳英说，如果硬要水滴的设定成立，就必须假设一种尚未被人类发现的新型材料。

“无论这些假设是否成立，《三体》把科学融于文艺，让读者更多地接触和思考物理学前沿的科学问题，起到了意想不到的科普作用。”朱艳英说。

⑸ 三体这部科幻小说中，有哪些和现实物理学不符的情节

三体这本小说当时还是非常喜欢看的，只不过后来在学到了一些物理基本知识之后，发现其实里边儿有很多的bug。其中最让我印象深刻的应该是在第三部最后的时候介绍到了曲率引擎。能很多人不知道区里想在这里给大家科普一下，曲率引擎其实跟我们平常看到的发动机是有很大区别的，因为它并不是依靠能量推动来实现星际飞船的飞行。他主要是依靠通过折叠空间来实现星际之间的跃迁，在速度上是要远远超过我们现有的宇宙最快速度。在这样的情况下，我们的非常可以超光速的速度，在宇宙当中转换自己的地理坐标。一旦去了引擎关闭的话，那么整个非常将会处于静止不动的状态，而不是与光速滑行。毕竟牛顿的经典力学体系当中的惯性定律在这里是不能够适用的，所以这句话其实并不正确。而且后边还介绍了曲率引擎飞船是如何停车的，更是一个大大的漏洞。

⑹ 科幻小说《紫薇幻》里的物理理论是否真实

作者可以根据现代物理学推算出来的公式做畅想。但是如何实现？目前的科学理论广泛认知的是光速恒定理论，所以我们可以大胆假设，但是也只能小心求证。

⑺ 科幻小说中有哪些惊艳的技术或理论

一般的硬科幻作品里会大量运用已知科学理论，例如刘慈欣的《三体》系列里面就用到了一些现代物理学理论知识，具体可参考李淼老师的书《三体中的物理学》。

⑻ 科幻电影中的穿越大部分都可以被现有的物理学理论解释吗

就拿《星际穿越》里的黑洞来说。

那个黑洞估计是有史以来最棒的模型了。为什么呢？因为理论支持者是基普·索恩，他基本上是最伟大的黑洞大师之一，这个黑洞的样子可是三十个人加上好几千台电脑一年的工作结果。

一维数轴，二维平面，三维立体，这是初中学到的，而我们是三维生物，他还开玩笑说“三围生物是女人，这事儿按下不表”。那么四维、五维呢？片中，当地球人还在快毁灭的世界里哼哧哼哧地种玉米的时候，库珀已跌入黑洞中的五维空间，在那里，时间变成了一种实体的胶着的存在，他可以看到不同时间里女儿卧室里的情况，所以他在这里向女儿传递了信息。