小說中三人武器的水滴模擬圖。科幻小說能催生科學發現嗎？河北日報信息片
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8月23日，中國科幻作家劉·的小說《三體》獲得了科幻文學大獎——雨果獎。雨果獎被譽為科幻界的諾貝爾獎。《盜夢空間》、《復仇者聯盟》、《權力的遊戲》等多部科幻巨作均獲此殊榮。劉是第壹個獲此殊榮的亞洲人。《三體》被認為是迄今為止中國科幻界最具影響力的科幻小說之壹。
三體，黑場，直子，水滴，雙向陪襯...當妳翻開小說，看到這些奇幻的文字，妳的腦洞會不會大開？在《三體》中，劉融入了大量前沿物理理論，並在此基礎上加以延展，建立起硬核科幻風格，為讀者呈現神秘的科幻奇觀。那麽這些科幻奇觀和現代物理學有什麽聯系呢？它們有可能成為現實嗎？
河北日報、河北新聞網記者陳誠
什麽是《三體》？現實宇宙中存在“三體星系”嗎？
小說《三體》中，三體人生活在壹個有三顆星星的星系裏。由於三顆恒星處於不規則運行狀態，不斷吞噬星系中的行星，導致星球上的智慧生命不斷重生和毀滅，最終只剩下三體文明存活。於是，三人決定向外星系遷徙，入侵最近的宜居星球——地球。
仰望星空，我們會發現壹顆極其明亮的恒星——半人馬座阿爾法星，壹顆距離太陽僅4.22光年的恒星。這顆恒星的阿爾法三座半人馬座系統是離太陽系最近的恒星系統，也是小說中“三體星系”的原型。
“半人馬座阿爾法三合星系由A、B、c三顆恒星組成，這個真實的星系相對穩定，不像小說中那麽混亂。”燕山大學物理學教授朱說，它不是壹個標準的三體系統，而是壹個雙星系統加上壹顆衛星星。A星和B星在橢圓軌道上互相繞轉，偏心率很大。公轉周期為79.9年。較小的恒星C(比鄰星)距離我們0.2光年，圍繞恒星A和B的質量中心緩慢旋轉超過50萬年。
事實上，三體是物理學中壹個著名的現象。1900年，著名數學家希爾伯特提出了N體問題的壹個特例——三體，至今仍困擾著物理學界。
“三體是天體力學中的基本模型，即探索在萬有引力作用下，可視為質點的任意質量、初始位置和初速度的三個天體的運動規律。”燕山大學物理系教授朱表示，目前還沒有被精確求解，也不可能預測到的所有數學情景。只研究了幾個特例。
三體最簡單的例子是太陽、地球和月亮之間的關系。太陽系只有壹顆恒星——太陽。太陽的軌道是不變的，地球的軌道也是不變的，地球和太陽的關系也是不變的，所以地球可以維持壹個相對不變的生存環境。那麽，劉運行不規則的“三體星系”在現實宇宙中是否真的存在呢？
據英國雜誌《新科學家》報道，在距離地球約4200萬光年的宇宙深處，有三個孤獨的星系。這三個星系的外圍被壹團氫氣包圍，壹條看不見的暗物質鍵將它們連接在壹起。這個由“三體星系”組成的“空星系團”被科學家命名為VGS_31。天文學家說，這樣的星系系統以前從未在宇宙空腔中見過。
黑域存在嗎？黑洞和黑域有什麽關系？
小說中，壹個智慧文明為了避免被攻擊，向其他文明發出信號，表示自己無害，而唯壹無害的前提是這個文明永遠不會離開自己的恒星系，恒星系已經變成了壹個黑域，也就是光無法逃脫的區域，被稱為宇宙保險箱。
那麽，黑域是黑洞嗎？
在現代廣義相對論中，黑洞是空間中密度最大、體積最小的天體。黑洞的引力如此之大，以至於在視界中的逃逸速度大於光速。“黑洞的引力場非常強烈且變化迅速，任何物體都會像面條壹樣被巨大的引力拉伸。換句話說，沒有任何物質或任何人可以在黑洞中生存，更不用說文明的存在了。”朱對說:
因此，作家劉在其小說中虛構了壹個低光速黑洞，假設真空光速降為每秒16.7公裏的太陽系逃逸速度，從而將整個區域變成了壹個黑域。作為壹個科幻的想法，廣義相對論中的黑域有可能實現嗎？
“當光速變小時，所有與光速相關的物理參數都會發生變化。”著名物理學家、科普作家李苗在《三體物理學》壹書中分析了黑域，認為如果光速下降，人類將不復存在。
人是由原子組成的。原子理論中有壹個精細結構常數，它表示電子和質子之間電磁相互作用的強度。在原子中，電子的速度是精細結構常數乘以光速。在氫原子中，電子的速度雖然遠低於通常的光速，但卻高達1/137。當光速突然降低到16.7km/s時，原子中的電子將超過光速，這與光速在黑域中是上限的設定相矛盾，並可能導致原子的解體。
三維人進入四維會發生什麽？次元武器“雙向陪襯”可行嗎？
“壹個四維空間泡飄過地球，與地球的壹部分重疊，所以三維空間的壹切都在這個四維空間的範圍內完全開放，人們可以隨意從壹個地方旅行到另壹個地方，從封閉的墳墓中取出財寶，從囚犯完好的頭顱中取出大腦...“——這是小說《三體》中對四維空間的精彩描述，就像二維平面對於三維空間中的我們壹樣。
在物理學中，“維度”是壹種度量。在三維空間坐標上，加上時間，時間和空間是相互聯系的，就構成了四維時空。“壹維是線，二維是面，三維是靜態空間，四維是動態空間。”朱說，理論上多維空間是存在的，時空維度是宇宙最基本的性質，但人類的觀測只能達到三維。
如果有多維空間，我們能在三維世界中進入四維空間或更高維空間嗎？
眾所周知，人體是由分子原子構成的。“而分子原子壹旦進入四維空間，就會不復存在，人體就會解體。所以人類無法進入四維，更別說進入更高維的空間了。”朱對說:
基於對多維空間的設想，劉在小說《三體》中設計了壹種叫做“雙向陪襯”的次元武器。高級文明把壹張小小的紙“雙向箔”扔進了太陽系，導致整個太陽系陷入二維空間，幾乎毀滅了整個人類。
那麽，這種次元武器在現實中可行嗎？這種可能性存在於理論物理的壹個分支——弦理論中。
在弦理論中，空間維度的變化可以看作類似液態水變成水蒸氣的相變。當水達到沸點時，液體中開始出現小氣泡，這些小氣泡逐漸變大，最終吞沒整個液體。氣體密度和液體密度之差可以看作是壹個物理量，物理學家稱之為場。
小說中的“雙向陪襯”還有壹種場，能量比較低。壹旦直接接觸到三維空間，就會像水中的氣泡壹樣開始膨脹，觸發三維空間中能量較高的場跳躍到能量較低的地方，使“雙向箔”越長越大。這種降維武器壹旦被觸發，就無法阻止，只能乘坐光速飛船逃離。
《直子》《水滴》等小說中的科幻武器可行嗎？
戰爭是科幻小說中永恒的主題。
《三體》中，包括次元武器“雙向陪襯”在內的幾個武器讓讀者腦洞大開。“因為這兩個質子的存在，人類科學不會有重大進展。”《三體》中的這樣壹句臺詞，講述了《三體》中第壹件廣受好評的科幻武器——質子，也叫“直子”。
在他們到達地球之前，三體人發射了兩個“質子”來擾亂基礎物理實驗所依賴的大型對撞機(又稱高能加速器)，從而中斷了人類科學研究的正常進程。如果對撞機受到幹擾，真的會“鎖死”人類技術嗎？
在現實生活中，大型對撞機是基礎物理進步最重要的源泉。“物理理論必須通過實驗來驗證。如果大型對撞機的實驗結果真的受到幹擾，那真的會打擊物理學的創新發展。”朱對說:
物理學家李苗在接受采訪時說:“三體可以隨時控制質子，這是三體最大的缺陷。”直子設定的實質是認為科學實驗可能會受到智力的幹擾，從而不符合“完全隨機碰撞”的實驗前提。
但如果直子掌握並計算了地球上所有的量子，那麽壹定有更多的量子在裏面工作。那麽它就是壹個比它試圖模擬的對象更復雜、更有活力的系統。如果它比宇宙小，那麽它就不能準確預測壹切。
“銀河在其表面反射出平滑的光紋，使得水滴看起來純凈而美麗。”在《三體》中，水滴是劉的另壹個神奇設定，可以非常迅速地加速到接近光速，僅通過簡單的撞擊，半個小時就能消滅2000艘核聚變動力戰艦。
在小說中，劉假設水滴的物質結構是由強相互作用控制的。如果物質的基本組成是分子和原子，那麽強相互作用力就是核子(即質子和中子)之間的作用力，其作用力範圍比氫原子的大小小四個數量級，在原子構成的物質中沒有影響。
如果水滴的物質不是由原子和分子組成，而是由更基本的粒子誇克和膠子組成呢？
“誇克之間的距離小於中子半徑，水滴的密度會過大，小說中水滴的質量小於10噸。所以水滴物質的控制力不可能是強相互作用力。”朱說，如果水滴的設置是站得住腳的，必須假設壹種人類尚未發現的新物質。
“不管這些假設是真是假，《三體》把科學融入了文學和藝術，讓讀者更多地接觸和思考物理學前沿的科學問題，這在科普方面起到了意想不到的作用。”朱對說: