前 言
科學(xué)，美麗而迷人

在幼年和少年時代，我就夢想成為科學(xué)家。這源于我所讀的一些書：艾薩克·阿西莫夫（Isaac Asimov）、羅伯特·海因萊因（Robert Heinlein）等人的科幻小說以及阿西莫夫和物理學(xué)家喬治·伽莫夫（George Gamow）的科普讀物。一直以來的索取讓我覺得虧欠他們太多，而作為回報，我想將他們的理念傳遞給下一代，以激發(fā)青年人甚至成年人對科學(xué)的興趣，引領(lǐng)他們進(jìn)入真正的科學(xué)世界，并為非科學(xué)人士解釋科學(xué)是如何運作的，解釋科學(xué)為我們每一個個體、我們的文明以及全人類所帶來的巨大力量。

從這個角度講，克里斯托弗·諾蘭的電影《星際穿越》是一個理想的媒介。我非常幸運地從創(chuàng)意階段就能夠參與這部電影的制作，我主要是幫助諾蘭等人把科學(xué)元素改編成電影素材。

在《星際穿越》這部電影中，很多科學(xué)內(nèi)容尚處于人類認(rèn)知的最前沿，有的甚至超出了我們現(xiàn)階段的理解能力。這給影片增加了許多神秘感，也讓我有機(jī)會解釋一下科學(xué)事實、有根據(jù)的推測和猜想之間的差別，并且闡釋科學(xué)家是如何從推理中獲得最初的靈感，如何將它們證偽或轉(zhuǎn)變成有意義的猜想甚至是堅定不移的科學(xué)理論的。

我是從兩方面著手的。一方面，對于電影中的一些現(xiàn)象，我會說明我們已有的知識（像黑洞、蟲洞、奇點、第五維度等），解釋我們是如何學(xué)到這些既有知識的，以及我們打算如何去探索未知的內(nèi)容。另一方面，我會從科學(xué)家的角度闡述自己如何看待這部電影，就像一位藝術(shù)評論家或者藝術(shù)鑒賞者去品評畢加索的畫作一樣。

我的解讀往往出于我對電影之后科學(xué)世界的想象：黑洞卡岡都亞的物理現(xiàn)象，它的奇點、視界（horizon）和視覺外觀（visual appearance）；卡岡都亞的潮汐力（tidal gravity）是如何在米勒星球上引發(fā)高約1219米的巨浪的；超立方體，這一具有四個空間維度的物體是如何通過五維的超體來運送三維的庫珀的……

有時候，我解讀的并不是電影故事的一部分，而只是基于電影的推測。例如，我猜測布蘭德教授早在電影中的故事開始之前，就已經(jīng)通過引力波探測到了蟲洞。而這一引力波可能來自黑洞卡岡都亞附近的一顆中子星，然后通過蟲洞傳播到了地球上。

當(dāng)然，這些解釋我仍予以保留，盡管它們并沒有取得諾蘭的支持，但就像藝術(shù)評論家的觀點并不一定會得到畢加索的認(rèn)可一樣，它們只是我用來描述一些精彩的科學(xué)現(xiàn)象的工具。

書中的一些部分可能會比較難懂，但那是科學(xué)的真實面貌。它需要你進(jìn)行思考，有時候甚至需要深入的思考，但是思考是有回報的。你可以選擇跳過這些段落，或是試圖理解它們。如果你在努力之后卻沒有收獲，那全是我的錯，不是你的問題，我為此感到抱歉。

我希望至少有一次，你會在夜深人靜、半睡半醒時，仍然思考我書中所寫到的內(nèi)容。其實，諾蘭在完善劇本時問過我的一些問題也常常讓我琢磨至深夜。并且，我更希望至少有一次，你能在夜半撓頭苦思時，感受到那種靈光一現(xiàn)的快樂。這是我在思考諾蘭所提出的問題時所時常經(jīng)歷的。

我由衷地感謝克里斯托弗·諾蘭、喬納森·諾蘭、埃瑪·托馬斯、琳達(dá)·奧布斯特和史蒂文·斯皮爾伯格把我?guī)肓撕萌R塢，并給予了我如此美好的機(jī)會來實現(xiàn)夢想，給下一代傳遞這樣的信息：科學(xué)美麗而迷人，蘊含著巨大的力量。