乌尔里希·沃尔特以宇航员的视角，以宇宙大爆炸作为起点简述了宇宙的前世今生；并借助爱因斯坦的广义相对论，首次以数学的方式还原在宇宙最邪恶的地方黑洞之外发生的事——时间、空间由于每个人的速度或当下所处引力场强度不同而被拉伸或压缩。此外，沃尔特还对一些我们日常感兴趣的话题进行了解答，包括平行世界的存在、与外星人的交流、登月大骗局……

乌尔里希·沃尔特，德国物理学家、航天科学家，十一位登上太空的德国宇航员之一。1993年4月底，他与其他六名宇航员一起乘坐哥伦比亚号航天飞船向地球外轨道飞去。自2003年3月以来，他一直在慕尼黑技术大学担任航空技术系主任，教航空技术学，并从事航天系统技术领域的研究。

前言
太空在摇滚！
宇宙是如何从无到有的？
宇宙大爆炸——在此之前发生了什么？
宇宙大爆炸——在它之后发生了什么？
发现大爆炸的回声——耸人听闻的发现还是无事生非？
我们宇宙的简史
爱因斯坦的理论及其证据
简说爱因斯坦的广义相对论
爱因斯坦三部曲——没有什么比光飞得更快！
爱因斯坦三部曲——双生子悖论
爱因斯坦三部曲——星系是否正以超光速移动？
2:0对爱因斯坦——引力波证明相对论
宇宙的基础
宇宙——如何为我们而生？
太空中有多热？
什么是引力？
什么是暗物质？
什么是暗能量？
天体为什么旋转？
天体为什么自转？
简说黑洞
简说虫洞
负能量可以稳定虫洞吗？
我们平坦的宇宙有多大？
空间曲线——我们的宇宙是什么样子的？
发现类地行星，外星人在哪里？
我们海洋中的水从何而来？
宇宙的终结——宇宙大撕裂
万物的终结——假真空？
平行世界存在吗？——弦理论
平行世界存在吗？——实验
我们何以是我们且只能是我们？
人择原理
在宇宙的家中
我们在宇宙中是否孤独？
外星人在哪里？
我们并不孤单！
外星人长什么样？
为什么十年内出现外星人存在的证据是完全不可能的？
外星人入侵的“真实”情况
为什么我们永远不会和外星人交流？
“您现在正在离开地球”——我们的太阳系
我们登陆过月球吗？——登月大骗局的起源
我们登陆过月球吗？——显然是的！
谁拥有月球？
给自作聪明者的小贴士
火星地球化
第一次载人火星任务何时到来？
火星一号任务——这是什么？
美国国家航空航天局的火星计划——从阿波罗计划到今天的
起起伏伏
您应该记下2048年8月2日，因为一位宇航员对《火星救援》的看法
冥王星的神奇世界
提示
作者简介

宇宙像是地狱，相比之
下，地球更像是一座幸福的
岛屿。在太阳内部，氢原子
在4000万摄氏度条件下发
生聚变；而在更大的恒星内
部，超新星爆炸时中心温度
最高可达100亿摄氏度——
这是真正的地狱。在这一高
温条件下，恒星只有凭借自
身巨大的引力维系平衡方能
避免坍塌解体的命运。
然而，在堪比地狱的宇
宙中最邪恶的地方当数黑洞
。“黑洞”不但名字听起来令
人毛骨悚然，而且在黑洞里
发生的事亦远超过我们的想
象。为方便理解，我将在本
书中把那些晦涩难懂的事物
与我们熟知的事物进行比较
。但现实比这要复杂得多。
以爱因斯坦的相对论为
例（参见本书“爱因斯坦三
部曲”三篇文章），借助该
理论我们首次以数学方式还
原在黑洞之外发生的事。其
中包括，人们感觉时间在每
个人之间的流逝速度是一致
的，但其实时间会由于每个
人的速度或当下所处引力场
强度不同而被拉伸或压缩。
空间亦如此。尤其在黑洞附
近，空间和时间被极度扭曲
。我们无法想象，因为我们
自己就是这个空间的一部分
并随之变形。要理解这一点
，我们可以试着想象：一个
平面人生活在一个星球表面
内（而不是其上！），该星
球表面是弯曲的，平面人又
是星球表面的一部分，所以
他也是弯曲的，但他自己没
有意识到这一点，只有局外
人才能察觉到他的弯曲。
黑洞，和针尖一般大小
！
空间的无限弯曲，会引
发一些惊人现象。太阳的体
积是地球的140万倍。如果
把地球看作一颗豌豆，那么
太阳的直径大约有1米。在
这一情境下，再把400万个
太阳想象成一个大质量球体
，此时它的直径可达160米
。但实际上，该球体的直径
长达1亿千米！位于银河系
中心的黑洞的质量正好是太
阳的400万倍。但是黑洞周
围的空间被无限压缩，因此
并未形成一个直径为1亿千
米、质量为太阳400倍的星
球，而是压缩为针尖大小的
一个点。质量是太阳数十亿
倍的黑洞居然只有针尖那么
小！这难道不可怕吗？直到
最近几十年，我们终于通过
（更）小规模的实验基本上
确认空间和时间是会收缩的
，这才验证了这一惊人的事
实。换言之，爱因斯坦是对
的。
魔鬼般的探索之旅
同样可怕的是，作为宇
航员乘坐宇宙飞船前往黑洞
。但这也许与人们想象的有
所不同。人们在黑洞中会看
到些什么呢？让我们假设，
它是我们银河系中的黑洞。
从很远的地方我们就会看到
一个直径约为太阳17倍大小
的黑色球体。该球体不是黑
洞本身，而是它的表面，即
所谓的事件视界，它遮住了
黑洞中心点。这个黑色的球
体是什么？在其内部又发生
了什么？我们马上就会看到
。
此外，我们还会看到一
个星环中的发光物质在很远
的地方绕着黑洞旋转并慢慢
地接近这个洞。这种物质，
即被撕裂的恒星残骸，越靠
近洞，就会越明亮。大恒星
在很远的地方就会被撕裂，
像地球这样的小天体则在较
远的未来才会被撕裂。
现在一切都还好。
如果我们进入距离事件
视界2400万千米的轨道（
大约是水星和太阳之间距离
的一半），那我们就要非常
小心了。因为这个距离是我
们拥有一个稳定轨道的上限
。在这个距离内，我们以自
由落体方式绕着黑洞飞行，
无须任何操作。但是我们其
实几乎是以光速飞行，平均
每12.5分钟就会绕着黑洞飞
行一圈。
进入黑洞的地狱之旅
如果我们进一步接近这
个洞，我们将踏上一段不可
逆转的地狱之旅。首先我们
的轨道会变得极不稳定，这
意味着我们必须不断发动引
擎来维持轨道的平稳运行。
如果我们不这样做且已到达
距离事件视界600万千米的
地方，那么即使是最好的驱
动器也将没有任何用处，我
们将不可避免地掉入黑洞。
在这个距离上，即使光都不
能直线飞过黑洞，而是会绕
着黑洞旋转，约每6.5分钟
绕行黑洞一圈。但是，仍然
有光可从黑洞中逃逸。当我
们抵达事件视界时，这一切
也都结束了。我们连同围绕
黑洞旋转的一切，包括光，
不管它最初是如何飞行的，
都将掉入黑洞，并且再也不
会被看到。这就是为什么黑
洞周围的黑色球体看起来是
黑色的。如果连光都无法逃
离这个球体，那么就不会有
光从黑洞中射向观察者的眼
睛，于是该区域看起来一片
漆黑。
然而，我们注意不到自
己已身处黑色球体之内，因
为新的光线不断落在我们的
头顶和身侧，照亮了我们的
四周。随后一切都将发生得
极快，仅在几分之一秒内，
航天飞机被潮汐力撕裂，由
于飞行方向上重力增加，我
们的身体会被撕碎。
最后，碎片溶解成单个
原子，随之又被分解成单个
基本粒子并聚集在黑洞中心
，400万倍的太阳质量被储
存在其中并持续增长。再之
后的事，我们便无从得知了
。
黑洞永不满足，随着时
间的推移，它们会变得越来
越重，直到最终它们吸光宇
宙中的所有物质。只不过，
要到那时，还需要很久、很
久，约达数十亿年。在那之
前，让我们先来看看宇宙中
的其他奥秘。
请您与我一起开启一场
宇宙探索之旅吧！
乌尔里希·沃尔特D-2宇
航员

德国《明镜》畅销作家——宇航员乌尔里希·沃尔特高分著作！
中国科普作家协会工业创作委员会推荐科普读物！
关于宇宙、黑洞、平行世界、外星人……所有你想知道的，全解答！
宇航员告诉你宇航员与太空旅行者的区别！
宇航员为你细说看不见的宇宙发光体——黑洞是如何被发现的。
人类的存在是巧合还是必然？平行世界真的存在吗？踏上黑洞的地狱之旅，真的能延长青春吗？作为宇航员乘坐宇宙飞船前往黑洞，有什么不为人知的发现？不断膨胀的宇宙还会再次坍塌吗？一切答案尽在书中！
引力、暗物质、暗能量、虫洞……让复杂的天文知识转化为一个个趣味盎然的小问题！

乌尔里希·沃尔特的新书
甚至唤醒了我对物理学久违
的热情。
——德国著名广播节目（
Gin&Talk）

太空在摇滚！
2015年9月，来自全球各个国家的百余名宇航员相聚斯德哥尔摩。他们在访问瑞典各学校时激励了成千上万的学生一而这些学生又激励了我们。
如今这已成为一项悠久的传统。宇航员们每年相聚在世界上的某个地方，不仅是为了再次相见，还为了讨论重要的太空问题并与年轻人会面。
宇航员不同于太空旅行者
太空探索者协会（Association of Space Explorers，简称ASE）是一个非常独特的俱乐部组织，即全球所有执行过载人航天飞行任务的宇航员协会。但不是所有进入过太空的人，即太空旅行者，都可以成为该协会会员，ASE对会员资格尤为挑剔。事实上，ASE对谁是宇航员做出了唯一的定义，这里的每一个字都极其重要：“宇航员是指乘坐航天器至少完成绕地一周的人员。”
不过，其中也有些只在亚轨道飞行的太空游客，即用飞船把游客送到地面100千米以上的太空边缘（国际认可论坛IAF规定距离地球表面100千米以上就是太空领域），随后马上俯冲返回地面。虽说这些太空旅行者已经进入太空，英国维珍银河等以25万美元价格售卖此类太空旅游服务的公司还授予他们航天荣誉认证，但他们依然不算是进入亚轨道飞行的宇航员。他们甚至还从美国那里获得了“宇航员之翼”徽章，因为按照美国的传统，任何超过50海里高度（约80千米）的飞行人员都会获得这样的徽章。
太空公司是如何赚钱的？
然而，如按照国际标准，这一徽章毫无价值（参见“谁拥有月球？”一节），就像你可以从美国人丹尼斯·霍普（Dennis Hope）那里购买月球上的土地并获得土地证书一样。根据美国法律，这并没有问题。但是根据国际共识，即《外空条约》（Outer Space Treaty），地球以外的领土主张都是无效的。
我收到过那些购买此类太空旅游的太空游客发来的愤怒邮件，他们作为太空游客进入了太空几分钟并获得了“宇航员之翼”徽章作为回报，但是他们仍然不算宇航员，不被太空探索者协会所认可接纳。可见，太空探索者协会的要求确实非常严格。
成为一名游客宇航员的成本
当然，也有太空游客去过国际空间站并进行了多次绕地飞行，他们也因此成了太空探索者协会会员。2015年就有两位太空游客，美丽的阿努什·安萨里（Anoushi Ansari）和富有的理查德·加里奥特（Richard Garrioto），成为协会会员。值得一提的是，理查德·加里奥特正是著名的阿波罗宇航员欧文·加里奥特的儿子。欧文·加里奥特还一直出席太空探索者协会的所有会议。加里奥特一家总是以两对夫妻组成四人组出席太空探索者协会会议。此外，金钱对于国际空间站的游客来说也很重要，因为目前飞往那里要花费4500万美元。能用零花钱就可购买太空飞行的人是让人羡慕的。然而，成为一名专业的宇航员并且不用为太空飞行支付任何费用也是不错的。
太空探索者协会的传统是在执行过载人航天飞行任务的宇航员所在国家举办会议。2015年，太空探索者协会宇航员克里斯特·富格莱桑（Christer Fuglesang）应邀前往瑞典。我们于9月20日在斯德哥尔摩大酒店相聚，会议持续了四天，其间我们包下了整个第六层楼。会议日程包括参观瑞典皇家理工学院，我们在那里和学生们就与太空相关的诸多课题展开讨论；在酒店对面的城堡中，卡尔·古斯塔夫国王及其女儿维多利亚公主接见了我们并与我们握手致意；此外我们还完成了年度任务中最重要的部分——社区日。
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