解密《三體》

《三體》是著名科幻作家劉慈欣創(chuàng)作的一部經(jīng)典科幻小說，獲得過中國科幻銀河獎(jiǎng)、世界科幻大會(huì)“雨果獎(jiǎng)”最佳長篇小說獎(jiǎng)等許多獎(jiǎng)項(xiàng)，還被改編成了動(dòng)畫片、電視劇，讓無數(shù)科幻愛好者瘋狂追捧。

《三體》中除了充滿想象力的故事情節(jié)外，還講到了很多科學(xué)知識。讓我們來了解一下吧！

什么是“三體”

在我們生活的太陽系中，所有行星都圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，因此十分穩(wěn)定，利于人類繁衍生息。而三體人居住的星球，卻是有3顆“太陽”的。

《三體》構(gòu)建了一個(gè)恒星系統(tǒng)—— 半人馬α星，這個(gè)系統(tǒng)里有3顆恒星：南門二A、南門二B和比鄰星，因此被稱為“三體星”。這3顆恒星就像是3顆“太陽”，但是它們的質(zhì)量并不相同，運(yùn)動(dòng)規(guī)律也難以捉摸，而三體人就居住在靠近這個(gè)恒星系統(tǒng)的一顆行星上。

當(dāng)三體行星距離3顆“太陽”太近時(shí)，三體人會(huì)因?yàn)闃O端高溫而被燒死；當(dāng)距離3顆“太陽”太遠(yuǎn)時(shí)，溫度會(huì)降低到接近絕對零度，會(huì)被凍死。更可怕的是，三體人發(fā)現(xiàn)，最開始的時(shí)候，圍繞這3顆“太陽”旋轉(zhuǎn)的足足有十幾顆行星，可是其他行星都被3顆“太陽”給徹底燒毀了，只留下他們居住的這一顆！

三體人一直生活在恐懼之中，擔(dān)心哪一天“太陽”將他們徹底燒毀。他們曾經(jīng)試圖預(yù)測3顆“太陽”運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，但以失敗告終。在得知4光年外有一顆宜居的行星——地球之后，三體人立即決定逃離自己的母星，奔向地球。

無解的三體問題

在現(xiàn)實(shí)世界中，三體問題有著很深的數(shù)學(xué)和物理背景。著名科學(xué)家牛頓在研究天體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，基本解決了兩體問題，也就是掌握了兩顆恒星組成的系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律。但是，牛頓直到生命的最后一刻，也沒有解決三體問題，無法對3顆恒星組成的系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行預(yù)測。

后來的很多科學(xué)家對三體問題進(jìn)行了研究。在1900年召開的第二屆國際數(shù)學(xué)家大會(huì)上，著名數(shù)學(xué)家希爾伯特提出了23個(gè)難解的數(shù)學(xué)問題，還舉了兩個(gè)最典型的數(shù)學(xué)例子：第一個(gè)是費(fèi)馬大定理，第二個(gè)就是三體問題。這兩個(gè)問題對于20世紀(jì)數(shù)學(xué)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。費(fèi)馬大定理在1995年被證明，在證明的過程中還誕生了好幾種全新的數(shù)學(xué)思想。

可是數(shù)學(xué)家根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)學(xué)理論認(rèn)為，三體問題是無解的，也就是不可能準(zhǔn)確預(yù)測3顆恒星的運(yùn)行規(guī)律。直至今日，人們只能提出三體問題的一些特殊解。

VR走進(jìn)《三體》游戲

科學(xué)家汪淼第一次了解到三體星，是進(jìn)入一款《三體》游戲中。這款游戲是地球人為了幫助三體人解決“三體問題”，集合了全世界大量優(yōu)秀物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家等，模擬三體星的實(shí)際情況而設(shè)計(jì)的游戲。在游戲里，汪淼體驗(yàn)了三體人解決三體問題的嘗試，比如周文王的占卜、墨子研發(fā)的機(jī)器、奇特的人列計(jì)算機(jī)等。

汪淼進(jìn)入《三體》游戲，采用的是VR技術(shù)，也就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。VR技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主，結(jié)合三維圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)、顯示技術(shù)、伺服技術(shù)等，生成逼真的虛擬世界。劉慈欣創(chuàng)作《三體》的時(shí)候（大約在2005年），VR還是普通人難以接觸的高科技，但如今VR裝備已經(jīng)走入我們的日常生活。有很多游戲就利用了VR技術(shù)，如果有機(jī)會(huì)，你也可以去體驗(yàn)一下。

切割大船的“納米飛刃”

為了對付裝有三體信息的審判日號輪船，人們策劃了“古箏計(jì)劃”。他們將只有頭發(fā)絲十分之一粗細(xì)的“納米飛刃”綁在巴拿馬運(yùn)河兩岸的柱子上。當(dāng)審判日號經(jīng)過時(shí)，就被“納米飛刃”切割成了一塊塊厚50厘米的大鐵片。

這種“納米飛刃”肉眼看不見，卻可以切割鋼鐵，堪稱無堅(jiān)不摧。其實(shí)“納米飛刃”在現(xiàn)實(shí)世界里有原型，那就是碳納米管。

碳納米管是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的量子材料。在顯微鏡下看，它主要是由六邊形碳原子構(gòu)成的圓管，直徑一般僅有幾納米（1納米等于一百萬分之一毫米）。碳納米管被譽(yù)為“20世紀(jì)最神奇的納米材料”，強(qiáng)度可達(dá)鋼鐵的100倍。

當(dāng)然，“納米飛刃”是《三體》故事幻想出來的。《三體》中的“納米飛刃”，直徑只有1納米，長度卻有上百米，這就相當(dāng)于一根1毫米粗的繩子卻有100萬米長，現(xiàn)在人類還造不出這么先進(jìn)的材料。

三體人也害怕的良湘加速器

三體人想把地球作為自己的“殖民地”，于是派出艦隊(duì)飛向地球。但他們擔(dān)心人類科學(xué)家獲得物理學(xué)的重大突破，因此派出智子干擾人類進(jìn)行粒子物理實(shí)驗(yàn)的良湘加速器。這個(gè)良湘加速器究竟是何神圣？讓三體人都害怕？

良湘加速器的原型就是粒子對撞機(jī)。宇宙萬物都是由各種粒子組成的，粒子對撞機(jī)能夠?qū)⒏鞣N粒子加速到極高的速度，甚至接近光速。超高速的粒子對撞會(huì)發(fā)生各種神奇的反應(yīng)，科學(xué)家從中可能發(fā)現(xiàn)新的粒子。

世界上已經(jīng)設(shè)計(jì)建造了多座粒子對撞機(jī)。比如歐洲的大型強(qiáng)子對撞機(jī)，可以制造出微型“宇宙大爆炸”。

在我國中科院高能所安裝有一臺對撞機(jī)——北京正負(fù)電子對撞機(jī)，它是世界八大粒子對撞機(jī)之一。它由長達(dá)202米的直線加速器、周長240米的圓型加速器、高6米重500噸的北京同步輻射實(shí)驗(yàn)裝置等組成，外形就像一個(gè)巨大的羽毛球拍。

來自三體星的智子

科學(xué)家汪淼發(fā)現(xiàn)自己的眼睛前面出現(xiàn)了一串不斷變動(dòng)的數(shù)字，是一個(gè)倒計(jì)時(shí)。他還發(fā)現(xiàn)有很多科學(xué)家也遭遇過類似的現(xiàn)象，甚至有人認(rèn)為這是科學(xué)無法解釋的靈異現(xiàn)象。后來人們才發(fā)現(xiàn)，這是三體人派來的智子干的。智子還干擾人類的物理學(xué)研究。這么做的目的只有一個(gè)，就是鎖死人類科技進(jìn)展，從而讓三體艦隊(duì)能夠毫無困難地殖民地球。

智子直接受三體人控制。三體人把組成物質(zhì)的一種基本粒子——質(zhì)子展開成二維，并在其上蝕刻電路，制成了超級計(jì)算機(jī)，然后又將質(zhì)子連續(xù)收縮維度至11維，從而制成了智子。你可以把智子看作一種微型高科技人工智能機(jī)器人。

我們普通人眼中的世界是三維的，也就是包括長、寬、高3個(gè)維度。而在科學(xué)家的眼里，宇宙是11維的。這很難理解，你可以簡單地想象有很多個(gè)平行宇宙，而11維的生物可以在平行宇宙里自由穿梭，他們看宇宙就像我們看一張紙一樣。

神秘的紅岸基地

葉文潔是地球三體組織（ETO）的領(lǐng)導(dǎo)人，她年輕時(shí)曾在紅岸基地工作。紅岸基地是為對抗外國太空計(jì)劃而設(shè)立的一項(xiàng)絕密國防工程?；卮蠹s建成于20世紀(jì)60年代，其主體是一座巨大的拋物面天線，目的是尋找地外高智慧文明，也就是外星人。

紅岸基地的標(biāo)志性建筑，也就是那座巨大的天線，與現(xiàn)實(shí)中的射電望遠(yuǎn)鏡極為相似。射電望遠(yuǎn)鏡是指觀測和研究來自天體的射電波的設(shè)備。20世紀(jì)60年代，國際天文學(xué)的4項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)——脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機(jī)分子，都與射電望遠(yuǎn)鏡有關(guān)。

我國的射電望遠(yuǎn)鏡以及相關(guān)技術(shù)發(fā)展十分迅速，目前世界上最大的500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡在我國貴州，也就是“天眼”FAST。

“人造太陽”核聚變

三體艦隊(duì)將在大約400年后入侵地球。人類沒有放棄，通過不斷研究，終于掌握了可控核聚變技術(shù)。依托核聚變，人類不僅擁有了無窮無盡的能量，還建造了龐大的太空艦隊(duì)。

所謂核聚變，就是指由比較小的原子聚變成比較大的原子，同時(shí)釋放出巨大能量的過程。核聚變的主要“燃料”是氘，也就是氫的同位素。氘在地球上的含量極為豐富，可以說是取之不盡用之不竭。人類已經(jīng)掌握了不可控的核聚變，也就是氫彈，人們一直期望能夠掌握可控核聚變技術(shù)，從而擁有無限的能源。

可控核聚變會(huì)產(chǎn)生上億度的高溫，因此需要用超強(qiáng)的磁力將熱量束縛住。2020年，我國新一代“人造太陽”，也就是可控核聚變研究裝置“環(huán)流器二號M裝置”在四川成都建成，讓人們朝著可控核聚變的真正實(shí)現(xiàn)又邁進(jìn)了一步。

？擊潰人類艦隊(duì)的“水滴”

數(shù)百年后，人類建造了規(guī)模極為龐大的太空艦隊(duì)，戰(zhàn)艦最高速度可達(dá)光速的15%。有一天，一顆表面極為光滑的“水滴”來到了太陽系。此時(shí)的人類為了展示艦隊(duì)的強(qiáng)大，將2000艘戰(zhàn)艦在太空中排列成了一個(gè)100艘×20艘的矩陣。然而，“水滴”采用最簡單的撞擊方式，在極短的時(shí)間內(nèi)就將人類艦隊(duì)幾乎全部摧毀，僅有少數(shù)幾艘逃走。這顆“水滴”就是三體派來的。

“水滴”之所以這么厲害，是因?yàn)樗捎昧藦?qiáng)相互作用制造，因此表面嚴(yán)絲合縫，而且強(qiáng)度極大，以當(dāng)時(shí)人類的科技水平根本無法擊毀。

物理學(xué)家認(rèn)為，在自然界中，有4種基本相互作用，即萬有引力、電磁相互作用、弱相互作用、強(qiáng)相互作用。強(qiáng)相互作用顧名思義，就是4種基本相互作用中最強(qiáng)的一種，具有強(qiáng)相互作用的粒子統(tǒng)稱為強(qiáng)子。強(qiáng)相互作用有多強(qiáng)呢？形象地說，我們都知道地球之所以圍繞著太陽轉(zhuǎn)，是因?yàn)槿f有引力，據(jù)研究，強(qiáng)相互作用的強(qiáng)度為萬有引力的1040倍！

光速飛行的曲率驅(qū)動(dòng)

三體人發(fā)現(xiàn)了光速飛行的奧秘，研制出了利用曲率驅(qū)動(dòng)技術(shù)的光速飛船。人類向三體人學(xué)習(xí)后，也掌握了這種技術(shù)。當(dāng)宇宙中的高等文明發(fā)現(xiàn)地球后，采用降維技術(shù)，將太陽系從三維降為二維，從而徹底毀滅了太陽系，而程心等人就是乘坐光速飛船逃出去的。

什么是曲率驅(qū)動(dòng)呢？宇宙的空間并不是平坦的，而是存在著曲率。你可以把宇宙想象成一個(gè)巨大的肥皂泡，雖然宇宙的局部看起來是平面的，但其實(shí)彎曲的地方無處不在，這些彎曲的地方就存在曲率。一艘太空飛船如果能夠利用某種方式把它后面的一部分空間“熨平”，減小其曲率，那么飛船就會(huì)被前方曲率更大的空間拉過去，這就是曲率驅(qū)動(dòng)的原理。

光速飛船目前還只是存在于人類的想象之中，期待著未來能夠?qū)崿F(xiàn)。

該不該尋找外星人

《三體》提出了“黑暗森林法則”。形象地說就是宇宙像一個(gè)巨大的黑暗森林，里面不知道潛伏著多少怪物，為了保證自身安全，當(dāng)你聽到森林中傳來古怪的聲音時(shí)，最好朝聲音發(fā)出來的地方開一槍，將危險(xiǎn)扼殺掉。將這個(gè)理論拓展到宇宙，就是一個(gè)文明只要知道其他文明存在，為了保護(hù)自己，干脆消滅對方。在《三體》的最后一部《死神永生》中，高等級文明知道了地球和三體星的存在，就因?yàn)椤昂诎瞪址▌t”，將地球和三體星消滅掉了。

那么我們該不該尋找外星人呢？外星人會(huì)像《三體》中描繪的那樣將地球消滅掉嗎？這些問題暫時(shí)無法回答。

人類已經(jīng)啟動(dòng)了多項(xiàng)尋找外星人的計(jì)劃。比如從20世紀(jì)60年代開始的“搜尋地外文明計(jì)劃（SETI）”，計(jì)劃利用射電望遠(yuǎn)鏡等搜尋外星信息。據(jù)稱，1977年，人們收到了著名的“Wow！”信號，這是一段長達(dá)72秒的無線電信號，有人認(rèn)為就是外星人發(fā)送的。1977年8月20日和9月5日分別發(fā)射的旅行者2號和旅行者1號宇宙飛船，各帶著一張名為“地球之音”的銅質(zhì)鍍金激光唱片，記錄了人類的信息。這兩艘飛船已經(jīng)飛出了太陽系，正朝著遙遠(yuǎn)的宇宙星空飛去。

小鏈接

1772年，數(shù)學(xué)家拉格朗日在研究三體問題時(shí)找到了5個(gè)特殊解，分別對應(yīng)天體運(yùn)動(dòng)中的5個(gè)拉格朗日點(diǎn)（天體之間的特殊靜止點(diǎn)）。2011年8月25日，嫦娥二號成功地進(jìn)入了地月系統(tǒng)中的拉格朗日L2點(diǎn)，使我國成為第三個(gè)在這個(gè)點(diǎn)進(jìn)行空間探索的國家（組織）。