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《三体》中的奇妙物理学

继续说《流浪地球》,今天的这篇是何夕的《假设》。

8月23日,我国科幻作家刘慈欣的小说《三体》获得科幻文坛大奖雨果奖。雨果奖被誉为科幻小说界的诺贝尔奖,《盗梦空间》、《复仇者联盟》、《权力的游戏》等诸多科幻名著都曾获此殊荣,刘慈欣是获得该奖的首位亚洲人。《三体》被认为是迄今为止中文科幻界出现的最具影响力的科幻小说之一。

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三体、黑域、智子、水滴、二向箔……翻开小说,看到这些奇幻的字眼时,你是否会脑洞大开?在《三体》中,刘慈欣融入了大量的前沿物理学理论,并在此基础上加以延伸,树立了硬派的科幻风格,向读者呈现出一个个神秘莫测的科幻奇景。那么这些科幻奇景与现代物理学有哪些联系?他们是否有可能成为现实呢?

文章讲的是关于虚构主义方面的,我觉得这篇文章真是太好了!

“三体”是什么?现实宇宙中存在“三体星系”吗?

内容是讲一个大学教授,他的理念是现在这个世界是虚构的,他决定从物理、数学、化学等各个方面来证明这个观点。物理,比如说,一些公式的存在假设的基础上,而数学,就是人类创造出来的,所以全部都是虚构的。然而在这个虚构的基础上,他做了一件非常疯狂的事情,是因为那个教授的弟弟是个超级富豪,他为其哥哥提供大量的经费、创造条件去研究:长生。所有人,包括他的哥哥都认为这是不可能的事情。但是他的哥哥为了糊弄富豪弟弟,就给他弟弟提了很多条件,然而他低估了富豪弟弟的疯狂,当真按照他的要求,在地底深处搭了一个大型对撞机。

在小说《三体》中,三体人居住在一个有三颗恒星的星系里。由于三颗恒星处于无规律运转状态,不断吞噬星系中的行星,造成行星上智慧生命不断地重生和毁灭,最后只剩下三体文明存活下来。因此,三体人决定迁徙至外界星系,进犯最近的宜居行星——地球。

是的,粒子对撞机。原则上,可以让一个质子,达到光速。教授过虚构主义去虚构了一种纵向传播的光,然后当真被发现了。但是,所有人都建议那个富豪不要去做这个实验,实在是太危险了,或者用其他的动物先试验。可富豪弟弟一定要亲自去做实验,因为他担心用动物作试验,失败了他的梦想就落空了。于是,富豪弟弟关了他们,启动了试验,结果是连同那些机器和那一片土地全部都消失了!

仰望星空,我们会发现一颗极为明亮的星星——半人马座α,一个距离太阳只有4.22光年的恒星。这颗恒星所在的半人马座α三合星系统是距离太阳系最近的恒星系统,也是小说中“三体星系”的原型。

与消失的土地形状相同的洞,出现在月球上,贯穿了整个月球。于是他们就推断,这个试验成功了,引来了宇宙外的另一种物质,可以溶解现在这个世界上的一切的东西,比如说月球!以光速前进不断吞噬,范围越来越大,影响越来越强,而宇宙是弯曲的,未来它可能返回到原点,把地球吞噬掉!

“半人马座α三合星系统由A、B、C三颗恒星组成,这个现实的星系相对稳定,并不像小说里那样混乱。”燕山大学物理学教授朱艳英说,它并不是标准的三体系统,而是一个双星系统加一个卫星恒星。A星和B星以一个偏心率较大的椭圆轨道互相围绕旋转,公转周期为79.9年。较小的C星则在遥远的0.2光年之外,以50万年以上的周期围绕A、B星的质量中心缓慢公转。

这篇是非常烧脑的一篇文章,它包含了各种质子射线、波、量子、宇宙爆炸等等,还有很多中国古典文学的内容,信息量非常大。《流浪地球》读完后,我觉得何夕的知识量和文笔相对来说更胜一筹。

实际上,三体是物理学中的著名现象。1900年,著名数学家希尔伯特提出了N体问题的特例——三体问题,时至今日,三体问题依然困扰着物理学界。

阅读科幻小说,发现很多想法,我小的时候都有幻想过,估计因为小的时候脑洞比较大。这是一件非常神奇的事情,很多时候,感觉是另外一个自己或者说自己的一些埋藏在,i,时间深处的东西都被挖了出来,只不过人家加入更多知识性的东西在里面,看起来有科学依据的幻想,也许不久的未来能够实现。

“三体问题是天体力学中的基本模型,即探究三个质量、初始位置和初始速度都为任意的可视为质点的天体,在相互之间万有引力作用下的运动规律问题。”燕山大学物理学教授朱艳英表示,目前,三体问题仍得不到精确求解,无法预测所有三体问题的数学情景,只有几种特殊情况已研究。

一个人思维最活跃的时期,应该就是小学中学时期吧,后来到了高中大学工作之后,大多数人慢慢变得思考更多是现实的东西。很多怪怪的想法,就被时间给磨灭了,然后成为一个普普通通庸庸碌碌的人。而少数人,能够把自己的想法梳理出来,通过其他的方式去表现自己,比如科幻小说……

三体问题最简单的例子就是太阳、地球、月球的关系,太阳系仅有一颗恒星——太阳,太阳的轨道恒定,地球的轨道恒定,地日的关系恒定,因此地球才能维持相对恒定的生存环境。那么,刘慈欣笔下那样毫无规律运转的“三体星系”在现实宇宙中真的存在吗?

据英国《新科学家》杂志报道,距离地球大约4200万光年的宇宙深处,存在着3个孤零零的星系,这三个星系的外围被一团氢气团包围,一团无形的暗物质纽带将它们关联在一起。这个“三体星系”构成的“空洞集群”被科学家命名为VGS_31。天文学家表示,此前还从未在一个宇宙空洞区域内看到过这样的星系系统。

黑域存在吗?黑洞和黑域有什么关系?

在小说中,一个智慧文明为了避免受到攻击,向别的文明发出信号表示自己是无害的,而唯一无害的前提就是这个文明永远无法驶出自己所在的恒星系,这个恒星系成了黑域,即光无法逃离出去的区域,被称为宇宙保险柜。

那么,黑域就是黑洞吗?

黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种密度极大体积极小的天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。“黑洞的引力场非常剧烈并且快速变化,任何物体都会像面条一样被巨大引力拉伸。也就是说,任何物质或者任何人都无法在黑洞中幸存,更谈不上文明的存在。”朱艳英说。

于是,作家刘慈欣在小说中发明了低光速黑洞,假定将真空光速降至太阳系的逃逸速度每秒16.7千米,从而使整个区域变成黑域。作为一种科幻设想,黑域在广义相对论中是可能实现的吗?

永利电玩城首页,“光速变小,与光速有关的一切物理学参数就变了。”著名物理学家、科普作家李淼在所著的《三体中的物理学》一书中分析了黑域,认为如果光速变小,人类将不复存在。

人类由原子组成。原子理论中有个精细结构常数,这个常数标志着电子和质子之间的电磁互相作用强度。原子中,电子的速度就是精细结构常数乘以光速。在氢原子中,电子的速度虽然远低于通常的光速,也高达光速的1/137。当光速突然变小到每秒16.7千米,电子在原子中就超光速了,这和黑域中光速为速度上限的设定矛盾,可能导致原子的解体。

三维人进入四维会发生什么?维度武器“二向箔”可行吗?

“一个四维的空间泡飘过地球,与地球的一部分发生了重叠,于是,在这片四维空间的范围内,三维空间的一切都被完全敞开,人们可以随意从一个地方穿越到另一个地方,从密闭的墓室里拿出珍宝,从囚犯完好无损的头颅中取出大脑……”——这是小说《三体》对四维空间一段精彩的描述,就好像二维平面对于三维空间的我们来说是一览无余的,从四维空间看来,三维的物体也同样无处隐藏。

在物理学中,“维”是一种度量,在三维空间坐标上,加上时间,时空互相联系,就构成了四维时空。“一维是线,二维是面,三维是静态空间,四维是动态空间。”朱艳英介绍说,理论上多维空间是存在的,时间空间的维度是宇宙最基础的性质,只是人类的观测只能到三维。

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