《三體》中的奇妙物理學(圖)

2020-11-26 河北新聞網

    小說中「三體星系」原型——半人馬座α三合星系統想像圖。這裡會有外星文明嗎?

    小說中三體人武器水滴模擬圖。科幻小說能否催生科學發現?河北日報資料片

    ■閱讀提示

    8月23日,我國科幻作家劉慈欣的小說《三體》獲得科幻文壇大獎雨果獎。雨果獎被譽為科幻小說界的諾貝爾獎,《盜夢空間》、《復仇者聯盟》、《權力的遊戲》等諸多科幻名著都曾獲此殊榮,劉慈欣是獲得該獎的首位亞洲人。《三體》被認為是迄今為止中文科幻界出現的最具影響力的科幻小說之一。

    三體、黑域、智子、水滴、二向箔……翻開小說,看到這些奇幻的字眼時,你是否會腦洞大開?在《三體》中,劉慈欣融入了大量的前沿物理學理論,並在此基礎上加以延伸,樹立了硬派的科幻風格,向讀者呈現出一個個神秘莫測的科幻奇景。那麼這些科幻奇景與現代物理學有哪些聯繫?他們是否有可能成為現實呢?

    河北日報、河北新聞網記者 陳誠

    「三體」是什麼?現實宇宙中存在「三體星系」嗎?

    在小說《三體》中,三體人居住在一個有三顆恆星的星系裡。由於三顆恆星處於無規律運轉狀態,不斷吞噬星系中的行星,造成行星上智慧生命不斷地重生和毀滅,最後只剩下三體文明存活下來。因此,三體人決定遷徙至外界星系,進犯最近的宜居行星——地球。

    仰望星空,我們會發現一顆極為明亮的星星——半人馬座α,一個距離太陽只有4.22光年的恆星。這顆恆星所在的半人馬座α三合星系統是距離太陽系最近的恆星系統,也是小說中「三體星系」的原型。

    「半人馬座α三合星系統由A、B、C三顆恆星組成,這個現實的星系相對穩定,並不像小說裡那樣混亂。」燕山大學物理學教授朱豔英說,它並不是標準的三體系統,而是一個雙星系統加一個衛星恆星。A星和B星以一個偏心率較大的橢圓軌道互相圍繞旋轉,公轉周期為79.9年。較小的C星(比鄰星)則在遙遠的0.2光年之外,以50萬年以上的周期圍繞A、B星的質量中心緩慢公轉。

    實際上,三體是物理學中的著名現象。1900年,著名數學家希爾伯特提出了N體問題的特例——三體問題,時至今日,三體問題依然困擾著物理學界。

    「三體問題是天體力學中的基本模型,即探究三個質量、初始位置和初始速度都為任意的可視為質點的天體,在相互之間萬有引力作用下的運動規律問題。」燕山大學物理學教授朱豔英表示,目前,三體問題仍得不到精確求解,無法預測所有三體問題的數學情景,只有幾種特殊情況已研究。

    三體問題最簡單的例子就是太陽、地球、月球的關係,太陽系僅有一顆恆星——太陽,太陽的軌道恆定,地球的軌道恆定,地日的關係恆定,因此地球才能維持相對恆定的生存環境。那麼,劉慈欣筆下那樣毫無規律運轉的「三體星系」在現實宇宙中真的存在嗎?

    據英國《新科學家》雜誌報導,距離地球大約4200萬光年的宇宙深處,存在著3個孤零零的星系,這三個星系的外圍被一團氫氣團包圍,一團無形的暗物質紐帶將它們關聯在一起。這個「三體星系」構成的「空洞集群」被科學家命名為VGS_31。天文學家表示,此前還從未在一個宇宙空洞區域內看到過這樣的星系系統。

相關焦點

  • 《三體》中為什麼說物理學是不存在的?
    物理學的存在在於物理規律的可重複性,這也是目前各領域科學研究的基礎,沒有這個基礎,科學研究將舉步維艱,甚至可以說沒法研究。《三體》原文沒有規律就沒有物理學,因為物理學就是研究物理規律的。雖然在《三體》裡,楊冬並不是唯一一個自殺的物理學家,但他們也並不是僅僅因為物理學不存在而自殺,也許迫使他們放棄生命的是哪個令人極度恐懼和絕望的死亡倒計時,嗯,就是汪淼看到的那個,我當時看書時都覺得毛骨悚然不寒而慄,太恐怖了,那可是比被醫生診斷為癌症晚期還恐怖的事情,因為死亡倒計時一直在跳,精確無誤地跳,那些都是地球上的頂級物理學家
  • 深入淺出解讀《三體》中的物理學
    8月23日,我國著名科幻作家劉慈欣的小說《三體》,榮獲2015年科幻文壇大獎「雨果獎」,這被稱為科幻文學界的諾貝爾獎,也是亞洲作家首次獲此殊榮。在科幻小說《三體》中,用到了大量的物理學設定。我國著名物理學家、科普作家李淼先生在不久前出版的《三體中的物理學》一書中,對這些知識做了深入淺出的生動講解。
  • 《三體》中的物理學:水滴態可能存在嗎?
    儘管《三體》中的物理設定有硬傷,但這並不妨礙它成為一部偉大的科幻小說,也是一部與當代科學特別是物理學接軌的小說。理論物理學家、中國科學院理論物理研究所研究員李淼在著作《<三體>中的物理學》(湖南科技出版社,2019年)中以《三體》為起點介紹了令人耳目一新的現代物理學和現代宇宙學知識,認真探討了這些神奇的設定是否可能。
  • 《三體》中的物理學之空間維度,如果存在四維空間人類能否進入
    一部三體小說掀起了國內一股科幻熱而小說中的部分故事情節和眾多精彩的理論,都成了無數科幻迷為之研究和討論的對象,甚至中國著名物理學家科普作者淼教授還專門為三體寫作了一本三體中的物理學的書籍。以剖析原著中那些耐人尋味的知識,今天就帶大家領略一番三體中的物理學之空間維度,維度在數學概念中是獨立參數的數目,而對於科幻作家,尤其是劉慈欣這樣的人來說,維度是個充滿誘惑而神秘的名詞,對於三體而言更是如此。例如小說中,三體人將質子低維展開之時,或是太陽系遭遇歌者文明二向箔的降維打擊,還是人類突然進入四維空間的碎塊之中。
  • 為什麼楊振寧看過《三體》後說:我曾經看過《三體》,卻看不下去
    著名的諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧,2017年,諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧在接受《人物》雜誌採訪時,跟記者談到了科幻小說,楊振寧表示,自己小時候對科幻小說非常感興趣,有一部《神秘的宇宙》對他影響頗深。但是在採訪過程中,當記者提到科幻小說巔峰巨作《三體》時,楊振寧卻說道:「我曾經看過《三體》,卻我看不下去。眾所周知,《三體》是我國著名科幻作家劉慈欣的作品,此前劉慈欣憑藉《三體》,獲得了素有「科幻界諾貝爾獎」之稱的雨果獎,而且是亞洲範圍內首次獲獎。
  • 速讀《三體》,物理學家自殺之謎,物理學存在嗎?
    《三體》系列在中國科幻文學中的地位不必多提,在《三體》之前,科幻文學在中國一直都屬於邊緣文學,科普性遠大於文學性,甚至被歸類為兒童文學,而《三體》的出世,硬生生以一己之力將中國的科幻文學拉上了世界級的高度,這是一部將開啟中國科幻文學黃金時代的偉大作品
  • 看《三體》應該要懂的天文學,物理學知識!
    《三體》作為一部科幻小說,但是內容所涉及的天文學家和物理學知識真的超豐富。但是作為一個文科生,面對很多專業名詞,我表示很吃力。於是,我就把他們都整理出來,希望能給各位小可愛帶來方便!第一點:恆星、行星、和衛星。
  • 三體問題可能改變物理學的基本本質
    我們的宇宙是由因果驅動的,現在發生的事會直接導致以後發生的事,正因為如此,宇宙中的許多事物都是可以預測的。我們可以預測什麼時候會發生日食,或者如何發射火箭將太空飛行器送往火星。反過來也一樣。通過觀察現在發生的事件,我們可以回顧過去,了解過去發生了什麼。例如,我們可以觀察今天的星系運動,知道宇宙曾經處於我們稱之為大爆炸的熱緻密狀態。
  • 《三體》短片出世,劉慈欣看完稱:這是我心目中的《三體》電影
    《三體》中所描繪的場景是壯麗的。書中描繪的「三體」文明的行星、違反現有物理學常識的星系、超出人類理解範圍的三體文明,給《三體》的拍攝造成極大的困難。有人問:「為什麼不能給好萊塢拍攝呢?」大劉給出了解釋說,拍攝《三體》必然要付出高昂的成本,瞄準全方位的電影觀眾,以高票房為目標。
  • 「物理學全才」楊振寧:《三體》非常名,我買來看過,但看不下去
    有人說楊振寧是20世紀中,繼愛因斯坦和費米之後,第三位具有全面的知識和才能的「物理學全才」,確實如此。楊振寧在1957年獲得諾貝爾物理學獎,這對我們所有中國人來說,是一件振奮人心的事情, 給了我們莫大的信心和鼓舞,徹底扭轉了我們長期以來自覺不如人的心理。
  • 楊振寧:《三體》非常有名,我買了本來看,但看不下去
    有人說楊振寧是20世紀中,繼愛因斯坦和費米之後,第三位具有全面的知識和才能的「物理學全才」,確實如此。楊振寧在1957年獲得諾貝爾物理學獎,這對我們所有中國人來說,是一件振奮人心的事情, 給了我們莫大的信心和鼓舞,徹底扭轉了我們長期以來自覺不如人的心理。
  • 劉慈欣《三體》中犀利的20句話,句句充滿哲理,解讀人性直抵人心
    劉慈欣在一次採訪中曾說「我也不知道為什麼《三體》那麼火」。《三體》,2015年,「科幻界諾貝爾文學獎」的雨果獎獲獎作品,國內最大的科幻IP,擁有無數粉絲。從美國前總統歐巴馬,FaceBook創始人扎克伯格,到小米雷軍,馬化騰,周鴻禕等大佬,都是《三體》的忠實粉絲。
  • 在1300光年外的一個三體星系中,奇怪的事情發生了
    在一項新研究中,天文學家得到一項有趣發現,他們見證了1300光年外的一個三體星系「面露猙獰」。 三體星系指的是由三顆恆星組成的恆星系統。大劉的《三體》正是基於三體星系進行科幻創作,構想了三個太陽做著三體運動,導致三體世界遭遇恆紀元與亂紀元無序交替,迫使三體文明在水深火熱中艱難成長。
  • 在1300光年外的一個三體星系中,奇怪的事情發生了
    在一項新研究中,天文學家得到一項有趣發現,他們見證了1300光年外的一個三體星系「面露猙獰」。三體星系指的是由三顆恆星組成的恆星系統。大劉的《三體》正是基於三體星系進行科幻創作,構想了三個太陽做著三體運動,導致三體世界遭遇恆紀元與亂紀元無序交替,迫使三體文明在水深火熱中艱難成長。實際上,在宇宙中太陽這樣的單身漢是非主流,恆星往往三三兩兩乃至更多的結伴而行。
  • 楊振寧談《三體》:非常有名氣,我買來看過,但看不下去
    同樣爭氣的是,1957年楊振寧獲諾貝爾物理學獎,曾被《NATURE》(自然)雜誌評為「在世的物理學家第一人」,是一位在粒子物理學,凝聚態物理和統計力學等領域熟知的物理學全才。不過他曾在《人物》採訪中表示自己因喜愛科幻小說,買來非常有名氣的小說《三體》,卻看不下去。為什麼他會有如此的說法呢?
  • 《三體》科幻小說中最大的漏洞是什麼?
    總是聽到各種各樣的談論《三體》小說BUG、漏洞的文章,其實大劉在某次訪談中曾說過,他不懂物理學、也不懂天文學,只是希望給一些普通的讀者去看,啟發他們的想像力,從而使他們對真正的物理學、真正的科學產生興趣。
  • 楊振寧談《三體》:非常有名氣,我買來看過,但看不下去
    正是因為這本書,激起了他對物理學的濃厚興趣,毫不誇大地說,科幻小說便是楊振寧的物理啟蒙。那麼,在楊振寧這種等級的物理大師看來,我國科幻小說的巔峰之作——《三體》,是怎樣的一部什麼水平的作品呢?可是在採訪進程中,當記者說到科幻小說《三體》時,楊振寧卻說道:「我曾經看過《三體》,可是我看不下去。」
  • 楊振寧看過《三體》後,為何說:我曾看過《三體》,但是看不下去
    而真正獲得過諾貝爾獎的中國人寥寥無幾,這僅有的珍稀的幾個席位中,有一個屬於物理學家楊振寧。1957年,楊振寧與同為物理學家的現中科院外籍院士李政道,因為共同提出宇稱不守恆理論而勇奪諾貝爾物理學獎。此項理論推翻了此前廣為流傳的物理學基本認知:宇稱守恆(也即一個粒子與它的鏡像除了自選方向不同外,其它的性質是完全相同的)。實驗表明,粒子在弱相互作用下是宇稱不守恆的。
  • 楊振寧談《三體》:相當有名氣,我買來看過,但是有說不出的感覺
    不過他曾在《人物》採訪中表示自己因喜愛科幻小說,買來非常有名氣的小說《三體》,卻看不下去。為什麼他會有如此的說法呢?獲「雨果獎」而聞名於國際領域的《三體》又是一本怎樣的小說呢?作者劉慈欣在小說中融入了許多物理學理論的延伸,在第二部《黑暗森林》中,
  • 從《三體》到廣義相對論,物理老師來揭開現代物理學神秘面紗
    最近聽幾個男同學談起《三體》這本書。他們就問我三體是不是真的存在?是不是真的可以去到將來或者回到過去?這篇文章我們就來聊一聊愛因斯坦的廣義相對論,大家不要一聽廣義相對論就被嚇跑,看完這篇文章相信你一定能夠講出個一二三四五。所有穿越的理論基礎都來自於此哦。