《三体》中的物理.doc

摘要：2015年，中国科幻作家刘慈欣的长篇小说《三体》获得了科幻文学界的最高奖项“雨果奖”，在随后的几个月的时间里《三体》成为了中国社会的一种“现象级”事件，在整个中国社会掀起了一股科幻热潮。在《三体》中有着许多基于严谨的科学理论而对未来世界所展开的合理想象，这对于整个人类社会未来的走向有着重要的参考价值。《三体》的走红也让普罗大众真正开始了解物理，认识物理这门学科。这在整个物理学研究中有着重要意义。

    本文将分三个部分论述《三体》对物理学研究的重要意义，深入探究小说中的各种科幻设定背后所包含的各领域物理知识和前沿应用研究现状并对情节设定的可行性进行评估，论文的最后就本书在中学物理教育中的应用进行了阐述。

关键词：科幻 应用物理 三体 教育

目录

摘要

Abstract

1《三体》在物理学中的意义-1

1.1对物理学发展的助益-1

1.2对未来世界的合理想象-2

1.3对宇宙命运的思考-2

1.4物理教育的重要素材-3

2《三体》中所涉及的物理知识及其实际应用可行性探究-3

2.1光墓黑域-3

2.1.1牛顿的绝对时空观-4

2.1.2光速的绝对性-6

2.2高维与“光速二号”的幽灵-8

2.2.1黑洞的形成-8

2.2.2广义相对论-9

2.2.3爱因斯坦“最快乐的想法”-11

2.2.4黑洞火墙悖论-11

2.2.5不存在的“黑洞”-12

2.3水滴及其制备可能性-13

2.3.1物质无限可分性-14

2.3.2“波色——爱因斯坦凝聚态”-14

2.3.3制造超低温-15

2.3.4“波色——爱因斯坦凝聚”的应用-17

2.3.5强相互作用与中子星-17

2.4量子通信-20

2.4.1经典决定论-21

2.4.2海森堡不确定性原理-21

2.4.3量子纠缠态-22

2.4.5量子通信原理及优点-26

2.4.6不可能实现的瞬时通信-33

2.4.7量子通信的安全性-34

2.5漫谈“古筝”与纳米材料-34

2.5.1纳米材料-35

2.5.2碳纳米管-36

2.6太空电梯-41

2.6.1小说中的描述-41

2.6.2人类的梦想-41

2.6.3理论基础-43

2.6.4电梯结构-44

2.6.5可行性探究-46

2.7阶梯计划与太阳帆-48

2.7.1现实中的“阶梯推进”-48

2.7.2太阳帆-52

2.8引力波-56

2.8.1引力波的发现-56

2.8.2引力波的产生-57

2.8.3引力波的性质-58

2.8.4引力波的探测-61

2.8.5应用、通信-66

2.9令人神往的无工质推进-67

2.9.1受控核聚变-67

2.9.2工质之争-70

3《三体》在中学物理教育中的应用-74

3.1《三体》作为科学启蒙读物-74

3.2《三体》在中学物理教学中的具体应用-75

3.2.1“阶梯计划”与牛顿第二定律-75

3.2.2“水滴”与分子动理论-76

3.2.3“轨道电梯”与纳米材料及向心力-76

3.2.4“陨石刺杀”与牛顿第一定律-77

3.2.5无工质推进与牛顿第三定律-77

3.2.6“古筝计划”与压强-77

参考文献-79