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、世界科幻大會“雨果獎”最佳長篇小說獎等許多獎項，還被改編成了動畫片、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》構建了一個恒星系統(tǒng)—— 半人馬α星，這個系統(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，運動規(guī)律也難以捉摸，而三體人就居住在靠近這個恒星系統(tǒng)的一顆行星上。

當三體行星距離3顆“太陽”太近時，三體人會因為極端高溫而被燒死；當距離3顆“太陽”太遠時，溫度會降低到接近絕對零度，會被凍死。更可怕的是，三體人發(fā)現(xiàn)，最開始的時候，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，擔心哪一天“太陽”將他們徹底燒毀。他們曾經(jīng)試圖預測3顆“太陽”運動的規(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)實世界中，三體問題有著很深的數(shù)學和物理背景。著名科學家牛頓在研究天體運動的時候，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)的運行規(guī)律進行預測。

后來的很多科學家對三體問題進行了研究。在1900年召開的第二屆國際數(shù)學家大會上，著名數(shù)學家希爾伯特提出了23個難解的數(shù)學問題，還舉了兩個最典型的數(shù)學例子：第一個是費馬大定理，第二個就是三體問題。這兩個問題對于20世紀數(shù)學的發(fā)展起到了至關重要的作用。費馬大定理在1995年被證明，在證明的過程中還誕生了好幾種全新的數(shù)學思想。

可是數(shù)學家根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)學理論認為，三體問題是無解的，也就是不可能準確預測3顆恒星的運行規(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《三體》游戲

科學家汪淼第一次了解到三體星，是進入一款《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)秀物理學家、數(shù)學家等，模擬三體星的實際情況而設計的游戲。在游戲里，汪淼體驗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)的機器、奇特的人列計算機等。

汪淼進入《三體》游戲，采用的是VR技術，也就是虛擬現(xiàn)實技術。VR技術是以計算機技術為主，結合三維圖形技術、多媒體技術、仿真技術、顯示技術、伺服技術等，生成逼真的虛擬世界。劉慈欣創(chuàng)作《三體》的時候（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，如果有機會，你也可以去體驗一下。

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“古箏計劃”。他們將只有頭發(fā)絲十分之一粗細的“納米飛刃”綁在巴拿馬運河兩岸的柱子上。當審判日號經(jīng)過時，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，堪稱無堅不摧。其實“納米飛刃”在現(xiàn)實世界里有原型，那就是碳納米管。

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

當然，“納米飛刃”是《三體》故事幻想出來的?！度w》中的“納米飛刃”，直徑只有1納米，長度卻有上百米，這就相當于一根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”，于是派出艦隊飛向地球。但他們擔心人類科學家獲得物理學的重大突破，因此派出智子干擾人類進行粒子物理實驗的良湘加速器。這個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。宇宙萬物都是由各種粒子組成的，粒子對撞機能夠?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發(fā)生各種神奇的反應，科學家從中可能發(fā)現(xiàn)新的粒子。

世界上已經(jīng)設計建造了多座粒子對撞機。比如歐洲的大型強子對撞機，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——北京正負電子對撞機，它是世界八大粒子對撞機之一。它由長達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驗裝置等組成，外形就像一個巨大的羽毛球拍。

來自三體星的智子

科學家汪淼發(fā)現(xiàn)自己的眼睛前面出現(xiàn)了一串不斷變動的數(shù)字，是一個倒計時。他還發(fā)現(xiàn)有很多科學家也遭遇過類似的現(xiàn)象，甚至有人認為這是科學無法解釋的靈異現(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研究。這么做的目的只有一個，就是鎖死人類科技進展，從而讓三體艦隊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，制成了超級計算機，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個維度。而在科學家的眼里，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）的領導人，她年輕時曾在紅岸基地工作。紅岸基地是為對抗外國太空計劃而設立的一項絕密國防工程?；卮蠹s建成于20世紀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。

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

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

“人造太陽”核聚變

三體艦隊將在大約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。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。

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，從而擁有無限的能源。

可控核聚變會產(chǎn)生上億度的高溫，因此需要用超強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現(xiàn)又邁進了一步。

？擊潰人類艦隊的“水滴”

數(shù)百年后，人類建造了規(guī)模極為龐大的太空艦隊，戰(zhàn)艦最高速度可達光速的15%。有一天，一顆表面極為光滑的“水滴”來到了太陽系。此時的人類為了展示艦隊的強大，將2000艘戰(zhàn)艦在太空中排列成了一個100艘×20艘的矩陣。然而，“水滴”采用最簡單的撞擊方式，在極短的時間內(nèi)就將人類艦隊幾乎全部摧毀，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，是因為它采用了強相互作用制造，因此表面嚴絲合縫，而且強度極大，以當時人類的科技水平根本無法擊毀。

物理學家認為，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、強相互作用。強相互作用顧名思義，就是4種基本相互作用中最強的一種，具有強相互作用的粒子統(tǒng)稱為強子。強相互作用有多強呢？形象地說，我們都知道地球之所以圍繞著太陽轉(zhuǎn)，是因為萬有引力，據(jù)研究，強相互作用的強度為萬有引力的1040倍！

光速飛行的曲率驅(qū)動

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)動技術的光速飛船。人類向三體人學習后，也掌握了這種技術。當宇宙中的高等文明發(fā)現(xiàn)地球后，采用降維技術，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巨大的肥皂泡，雖然宇宙的局部看起來是平面的，但其實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，那么飛船就會被前方曲率更大的空間拉過去，這就是曲率驅(qū)動的原理。

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，當你聽到森林中傳來古怪的聲音時，最好朝聲音發(fā)出來的地方開一槍，將危險扼殺掉。將這個理論拓展到宇宙，就是一個文明只要知道其他文明存在，為了保護自己，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，就因為“黑暗森林法則”，將地球和三體星消滅掉了。

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

人類已經(jīng)啟動了多項尋找外星人的計劃。比如從20世紀60年代開始的“搜尋地外文明計劃（SETI）”，計劃利用射電望遠鏡等搜尋外星信息。據(jù)稱，1977年，人們收到了著名的“Wow！”信號，這是一段長達72秒的無線電信號，有人認為就是外星人發(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，正朝著遙遠的宇宙星空飛去。

小鏈接

1772年，數(shù)學家拉格朗日在研究三體問題時找到了5個特殊解，分別對應天體運動中的5個拉格朗日點（天體之間的特殊靜止點）。2011年8月25日，嫦娥二號成功地進入了地月系統(tǒng)中的拉格朗日L2點，使我國成為第三個在這個點進行空間探索的國家（組織）。