【现货速发】太空密码

序

优酷视频《太空十讲》并不是我次做的知识付费节目，在此之前，知乎邀请我做了音频节目《淼懂物理学：理解世界的极简指南》。不过，优酷邀请我做节目的时间是2018年夏天，比知乎邀请我晚不了多少。那时，优酷计划做的是《科幻中的科学》。
我对科幻并不陌生。2013年我就开始动手写《〈三体〉中的物理学》了，这本书拖了一年才出版。再后来，我在超星视频做了给大学生的通识课——《科幻中的物理学》。因此，我才期待和优酷的合作。
后来，优酷改变了计划，原因是它做了科技综艺——《挑战吧！太空》，所以把我的视频节目改成了《太空十讲》，这算是优酷知识付费比较早期的作品了。近，《太空十讲》经常荣登知识付费节目排名的榜首。于是，我就发出了疑问：为什么大家都喜爱太空？ 

为了回答这个问题，我从一个真实的故事讲起。

大约75000年前的一天，印度尼西亚的多巴火山爆发，这使很多火山灰进入了大气的平流层。这些火山灰造成了类似小行星撞地球的“冬天”，大批植物死亡。这次灾难还蔓延到我们智人祖先生活的非洲，同样，这里的大批植物和动物也死了，包括我们祖先赖以生存的那些野生植物和动物。很多人都死了，只有极少人幸存下来。于是，这些幸存的人不断往非洲以外迁徏，就这样，这些无奈的冒险家成为日后布满整个地球的智人的祖先。
这个故事来源于科学家对现代智人基因的研究。科学家惊讶地发现，所有智人的基因差别特别小，任何两个黑猩猩基因之间的差别大于整个人类基因之间的差别。
现在，我们可以设想，未来总有一天会出现艾萨克·阿西莫夫的科幻小说《基地》中描写的景象：整个银河系布满了智慧生命，而他们遥远的家园正是卡尔·萨根描述的“暗淡蓝点”— 地球。
终归有一天，我们不得不离开地球。也许是因为地球火山群爆发，也许是因为小行星撞地球。哪怕我们的科学技术发达到可以控制火山、小行星，然而不到50亿年之后，太阳要成为红巨星，这时候地球将不再适宜我们居住，所以我们要离开地球。晚离开不如早离开，所以，人类在20世纪50年代开始进入航天时代。
我国呢？2004年，我国开始“嫦娥”探月工程，计划2025年将宇航员送上月球。2020年，我国将开启探索火星的计划。也许，我们每一个人的基因里都植入了对太空的向往。
卡尔·萨根说过：“如果我们的生存大计受到威胁，探索其他的世界将是我们的基本责任。”另外，差不多和萨根同时代的科幻作家拉里·尼文说：“恐龙灭绝是因为它们没有太空项目，如果我们因为没有太空项目而灭绝，那就是自取灭亡。”
当然，太空也是一个十分险恶的地方，这也是《太空十讲》 的主要内容。如何在太空生存？如何进食？如何方便？……你将 在本书中找到答案。
过去20多年，科学家通过种种手段寻找一类叫“超级地球”的系外行星，他们成功了。在已经找到的4000多颗系外行星中，不乏类似地球的行星。
随着科技的发展，我们会发现越来越多的适合人类移民的地方。当然，我们也许不会像好莱坞科幻电影演绎的那样，成群结队地乘坐飞船移民；也可能不会像《流浪地球》里那样，“驾驶”地球离开太阳系。我们更有可能的是将人类的基因送到“超级 地球”。

李淼
2019 年 7 月 9 日于北京燕归园

《太空密码》是一部给孩子的天体物理学的入门读物。作者从太空生活、宇宙大爆炸到终极宇宙的命运等方面全方位解读宇宙，比如在太空中如何工作和生活，宇宙的起源，我们看不见的暗物质和暗能量，量子物理中的量子力学等，而且用小故事、打比方的方式讲解物理学知识，同时配上知识点和图片，使读者更容易理解。在展现太空壮阔之美的同时，重温人类对宇宙探索的历程，可以激发孩子的想象力和求知欲。

李淼，中山大学天文与空间科学研究院院长、教授，国家基金委杰出青年基金获得者，中国科学院“百人计划”入选者，新世纪百千万人工程入选者。
1982年毕业于北京大学天体物理专业，1984年在中国科技大学获理学硕士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学波尔研究所学习，1990年获哲学博士学位。
2012年从科学研究转向科普和教育，著有《给孩子讲量子力学》《<三体>中的物理学》《越弱越暗越美丽》《想象另一种可能》等科普畅销书；在喜马拉雅、博雅小学堂、知乎、优酷等平台开设了广受欢迎的音频、视频节目，优酷视频《太空十讲》入选“国家广电总局2019年度优秀网络视听专题节目”“中宣部‘学习强国app’网络视听展播节目”

目 录

讲 太空生活大揭秘 03
太空中我们如何吃喝玩乐？ 
前往太空，有哪些潜在的危险？ 
宇航员从太空回来后，身体会发生哪些变化？
第二讲 生命真的源于一场大爆炸吗 19
人类诞生前，初篮球大的宇宙从何而来？ 
为什么用微波炉来解释宇宙大爆炸？ 
宇宙的一切源于一团气体？
第三讲 宇宙中的可见物有多少 33
在未知黑暗中，是否会存在我们不知道的神秘物质？ 
那些我们看不见的暗物质和暗能量是怎么回事儿？ 时空弯曲和引力波又是如何形成的？
 

第四讲 失重原理和《火星救援》的启示 51
关于失重和火星生活你了解多少？ 
在太空失重后，我们会怎样？ 
电影《火星救援》，给我们怎样的启示？
第五讲 经典物理学的大颠覆——量子力学 65
真实的量子世界是什么样的？
 为什么我们说量子力学是对经典物理学的颠覆？ 
人的自由意志和量子有关吗？
第六讲 关于外星文明的一些猜想 79
科学家是怎样衡量地外文明的？ 
如果真的有外星人，他们会长什么样子呢？ 
我们应该用什么语言和外星人沟通呢？ 

第七讲 时间旅行指南 91
时间旅行真的可能吗？ 
电影《星际穿越》带给我们什么启示？ 时间穿梭又有哪些悖论和猜想呢？
第八讲  《三体》与现实宇宙 109
《三体》里众多的科学推定和假想，真的有科学依据吗？
 黑暗森林法则的合理性有多少？
降维打击可能吗？
第九讲 物理学家眼中的世界末日 121
在物理学家眼中，宇宙的终极命运将会怎样？ 
如果有一天，末世真的降临，人类又能做些什么？ 
物理学家眼中的世界末日是什么样子的？

 

第十讲 探索宇宙的未解之谜 133
真的存在宏观微观大一统的物理理吗？ 宇宙真的有边界吗？ 
平行宇宙真的存在吗？
尾声 宇宙尽头 147
宇宙真的有边界吗？ 
宇宙的尽头之外是什么？ 
人类时间旅行的梦想，能否终实现？

 

《太空密码》是一部给孩子的天体物理学的入门读物。作者从太空生活、宇宙大爆炸到终极宇宙的命运等方面全方位解读宇宙，比如在太空中如何工作和生活，宇宙的起源，我们看不见的暗物质和暗能量，量子物理中的量子力学等，而且用小故事、打比方的方式讲解物理学知识，同时配上知识点和图片，使读者更容易理解。在展现太空壮阔之美的同时，重温人类对宇宙探索的历程，可以激发孩子的想象力和求知欲。

李淼，中山大学天文与空间科学研究院院长、教授，国家基金委杰出青年基金获得者，中国科学院“百人计划”入选者，新世纪百千万人工程入选者。
1982年毕业于北京大学天体物理专业，1984年在中国科技大学获理学硕士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学波尔研究所学习，1990年获哲学博士学位。
2012年从科学研究转向科普和教育，著有《给孩子讲量子力学》《<三体>中的物理学》《越弱越暗越美丽》《想象另一种可能》等科普畅销书；在喜马拉雅、博雅小学堂、知乎、优酷等平台开设了广受欢迎的音频、视频节目，优酷视频《太空十讲》入选“国家广电总局2019年度优秀网络视听专题节目”“中宣部‘学习强国app’网络视听展播节目”

宇宙的膨胀初有一个出发点，这个出发点就是宇宙奇点。 大部分人认为，奇点爆炸的前一刻不存在时间和空间，我们可以认为，这个奇点在爆炸之前，根本是不存在的。依照这种理论，奇点爆炸后的宇宙就是一个凭空产生的产物。假如这个奇点存在，我们目前的宇宙中，还有其他像奇点的东西吗？答案是肯定有的，那么我们的宇宙就还会产生其他的大爆炸，第二次、第三次，甚至很多次。
这些大爆炸是否可以被人类观测到呢？虽然我们能观察到远方的星系红移现象，但也不能完全肯定宇宙在膨胀。美国的哈勃空间望远镜也不是固定不动的，它会来回调节自己的方向，而且它自身的运动也会导致红移现象，这仅限于对我们可以看到的物质的观测。在宇宙中还充斥着暗物质和暗能量，这些通过我们平常的观测手段是看不到的。
美国著名的物理学家、宇宙学家阿兰·古斯在 1980 年提出了 宇宙暴胀理论，也就是说在非常短的时间内宇宙出现急速膨胀。这好比一个原子核（原子核非常小，我们肉眼看不到）突然在极短的时间内膨胀到像太阳、地球这么大，大约膨胀了 1026 倍，也就是约 100 亿亿亿倍。宇宙经过爆炸暴胀后，逐渐形成了今天的宇宙。
为什么要用微波炉解释宇宙大爆炸呢？ 20 世纪 60 年代，有两个物理学家在美国新泽西州摆弄一个天线，他们无论把这个天线放在什么地方，收到的嗡嗡声总是不消失，这就是来自宇宙深处的、无所不在的微波背景辐射。宇宙中的微波是从哪里来的？ 在地球上，始终可以接收到来自宇宙深处的微波背景辐射。目前，科学界的一个理论可以回答这个问题，这个理论就是宇宙大爆炸。1927年，比利时天文学家、宇宙学家勒梅特提出大爆炸的假说，科学家根据广义相对论计算出宇宙大爆炸的时间起点大约是 137 亿年前。整个宇宙诞生的时候，温度和密度非常高，随着不断地膨胀，宇宙才慢慢稀释，慢慢冷却。这个就像是我们吹气球一样，如果这个气球不断地膨胀，而我们不往里面继续吹气，里面的空气会越来越稀薄。
大爆炸的时间到底有多久？大爆炸到底有没有时间起始点？ 大爆炸开始时，整个宇宙就是一个“小胖墩”，大小跟一个篮球差不多，那么，如果把所有现在的物质压缩到篮球大小时，可以想象这个宇宙的密度有多高。现在科学界认为宇宙有一个奇点是一个科学事实，这是从爱因斯坦理论，也就是广义相对论，推导出来的。
阿兰·古斯的宇宙暴胀理论认为宇宙在极短的时间内以指数倍膨胀，这个宇宙里面充满了炽热的气体，温度非常高，随着宇宙的膨胀，温度会慢慢地降低。原因很简单，就是因为宇宙在变大后，它的气体的密度会变小。

这是写给每个孩子的太空物理课，它用孩子理解的方式深入浅出地讲解太空知识，激发孩子们的想象力和求知欲，培养孩子的科学精神。
                                             ——原北京天文馆馆长朱进

李淼老师讲得通俗风趣，又不失科学家严谨，十堂有料有趣的太空物理课，带领你了解宇宙世界的真相。

                                              ——科普作家、文津图书奖得主汪诘

从宇宙大爆炸到终极宇宙的命运以及宇航员在太空的生活和工作，这本书展现了太空的壮阔之美。
                                           ——行星科学家、卡尔·萨根奖得主郑永春