星際效應：電影幕後的科學事實、推測與想像【諾貝爾物理學獎得主寫給大家的天文學通識課】（二版）

序言————克里斯多福．諾蘭（Christopher Nolan）
緒論————基普．索恩（Kip Thorne）

1. 一個科學家在好萊塢：《星際效應》的創生

■ I. 基本原理
2. 簡單認識我們的宇宙
3. 主宰宇宙的定律
4. 翹曲時間、翹曲空間和潮汐重力
5. 黑洞

■ II. 巨人
6. 巨人的解剖構造
7. 重力彈弓效應
8. 塑造「巨人」的影像
9. 圓盤和噴流
10. 第一批演化基礎建材的意外事故

■ III. 地球上的災難
11. 枯萎病
12. 我需要氧氣
13. 星際旅行

■ IV. 蟲洞
14. 蟲洞
15. 勾勒《星際效應》片中蟲洞的模樣
16. 發現蟲洞：重力波

■ V. 探勘「巨人」黑洞的環境
17 米勒的星球
18. 「巨人」的振動
19. 曼恩的星球
20. 永續號

■ VI. 極限物理學
21. 第四和第五次元
22. 「體」生物
23. 重力牢籠
24. 重力異常
25. 布蘭德教授的方程式
26. 奇異點和量子重力

■ VII. 劇情高潮
27. 火山環
28. 墜入「巨人」黑洞
29. 超立方體
30. 傳訊給過去
31. 殖民區升空離地

序言

　　參與《星際效應》製作的最大樂趣之一就是結識基普．索恩。從我們第一次交談，我就明白看出他對科學有股深具感染力的熱情，還有他有多不願意勉強提出不成熟的見解。不論我就故事情節拋給他哪種挑戰，他總是四平八穩，慎重考量，還有最重要的是，秉持科學態度來因應處理。他費心指引我堅守合理正軌，當我不肯言聽計從輕信所述，他始終沒有表現絲毫不耐。（不過，有次我拋出一項難題，請他在兩週之內解決他不得超過光速的禁律，當時好像曾引來微微一聲嘆息）

　　他認為自己並不是扮演科學警察角色，而是劇情敘事協同創作人————在我寫劇本作繭自縛之時，幫我遍覽科學期刊和學術論文，想法子幫忙解套。基普教導我科學的關鍵特性————面對大自然意外事例心懷謙遜。這種態度讓他得以欣賞臆測小說提出的種種可能性，從另一個角度入手探究悖論和不可知————講故事的角度。本書繽紛展現基普生氣蓬勃的想像力，鋪陳他如何致力不懈提高科學親和性，讓我們不具備他那般高強智慧或淵博學識的普通人，也都能夠親近科學。他希望民眾能理解我們這處宇宙的狂亂真理，並對這些真相湧現興奮激情。本書結構是要讓讀者深入探究，讓科學性向高者能見其深，低的人也不會一無所獲，所有人都能體驗到箇中樂趣，分享我努力追隨基普靈敏心智時的歡欣感受。
緒論

　　我投入科學家生涯已經延續半個世紀了。從事這行（大半時間）充滿歡欣樂趣，也讓我對我們這個世界和這處宇宙，養成了一種強有力的觀察視角。

　　我在小時候還有隨後在青少年時期，幸蒙好些人士的著述啟發，才立志當個科學家，包括以薩．艾西莫夫（Isaac Asimov）、羅勃特．海萊茵（Robert Heinlein）以及其他作家的科幻著述，還有艾西莫夫和物理學家喬治．伽莫夫（George Gamow）的科普類書。我深受那些人士的恩澤，也渴盼能把他們的理念轉達給下一代來回報前輩；我的做法就是一體看待年輕人以及成人，引領他們進入科學的世界，涉足現實的科學；我還為非科學家解釋科學的運作方式，闡明科學為我們每個人，為人類的文明，以及為整個人類族群帶來了何等強大的威力。

　　克里斯多福．諾蘭的《星際效應》電影就是落實那項心願的理想信使。從《星際效應》孕育之初就投入參與是我莫大的福氣（而且那是運氣使然）。我協助諾蘭和其他人把現實科學編織納入電影的素材。

　　《星際效應》的科學原理，大半都位於人類知識的最前緣或者稍微先進一些。這點為影片更增神祕色彩，也讓我有機會闡釋區辨嚴謹科學（firm science）、有根據的推論（educated guess），以及想像臆測（speculation）的相異之處。這讓我能描述科學家如何檢驗起初只是種想像臆測的概念，證明理念不成立，或者把它們轉變為有根據的推論或嚴謹科學。

　　這方面我有兩種做法：首先，我解釋目前對電影中所見現象（黑洞、蟲洞、奇異點、第五次元等）的相關認識，同時也說明我們是如何學到這些知識，以及我們期望如何掌握未知。第二，我秉持科學家的視角，就我們在《星際效應》片中所見景象加以詮釋，這就很像藝術評論家或一般民眾針對一幅畢卡索畫作所做詮釋。

　　我的詮釋通常都針對片中情景來鋪陳，描繪我心中設想其幕後的可能發展：「巨人」（Gargantua）黑洞的物理學，黑洞的奇異點、視界和可見外觀；巨人的潮汐重力如何在米勒的星球上激起四千尺水波浪濤；具有四個空間次元的超立方體如何傳送三次元的庫柏穿越五次元的「體」……

　　我的詮釋有時是從《星際效應》劇情外推產生，超出在電影所見內容；舉例來說，布蘭德教授如何早在電影開始之前就憑藉重力波發現了蟲洞，那股重力波是從巨人附近一顆中子星發出，穿過蟲洞才傳抵地球。

　　當然了，這些都是我自己的詮釋，而且都沒有獲得諾蘭的認可，就好比藝術評論界的任何詮釋也從來不曾獲得畢卡索的認可。這些詮釋是我用來描述某種奇妙科學的工具。本書或有部份段落顯得艱澀，但這正是現實科學的本色。科學的要件是思想。有時必須有深刻的思想。不過思索也會有回報。你可以直接跳過艱澀的部份，也可以費勁設法讀懂。倘若你絞盡腦汁卻徒勞無功，那麼錯在於我，不在於你，我向你道歉。

　　我希望各位起碼都有一次在夜深人靜，半睡半醒之間，心中苦思我所寫的某段內容，就像我也在夜晚苦思諾蘭為了完善劇本拋給我的諸般問題。我也特別期望各位在夜深人靜，思前忖後之際，起碼一次體驗靈光乍現的感受，如同我尋思諾蘭的問題之時，也經常湧現的歡欣之情。

　　這裡要感謝克里斯多福．諾蘭、喬納森．諾蘭（Jonathan Nolan）、艾瑪．托馬斯（Emma Thomas）、琳達．奧布斯特（Lynda Obst）和史蒂芬．史匹柏（Steven Spielberg）引薦我進入好萊塢，給我這個實現夢想的大好機會，讓我能把科學之美、誘人的魅力與強大威力的信息轉達給下一代。