李淼大腕 李淼:《三体》是否伟大还需等待

    今年有两件事轰动了整个中国,一个是大刘得了雨果奖,另外就是屠呦呦老师获得了诺贝尔科学奖,而且是第一个,我觉得对中国人也是一大鼓舞,不管怎么样,这两个人都是本土土生土长的,而且老实说是相当土的,不是一般的土。

屠呦呦老师我不知道她的英文好不好,反正她的工作是文革期间做出来的,大刘的英文我怀疑是比较差的,他的家乡又是在山西阳泉,交通都不太便利。在国内老老实实做自己的事情,其实也是可以做出很好的事情。

这是我的开场白,下面我们就回到今天的话题:《三体》中的物理学。我会讲很多的物理学,但是今天只有一个半小时,所以不可能将我想讲的东西都讲了,所以每一个话题我会有偏重,就是说有些话题会稍微多讲一些、有些话题会稍微少讲一些。

    今天大家冲着《三体》来,应该说都熟悉背景了,但是我还是稍微介绍一下。《三体》这部小说是分三卷本,本来不叫《三体》,只是第一卷叫《三体》,后来大家叫习惯了,将整个《三体》全叫《三体》。

第二本叫《黑暗森林》,第三本叫《死神永生》。《科幻世界》编辑部通过重庆科技出版社出的,四川科技出版社都没有出,现在是觉得有一点后悔了,因为第一畅销、第二又有荣誉,所以四川科技出版社很后悔。

后悔的原因,当时第一本是在《科幻世界》连载,之后要出这本书,《科幻世界》的领导看到前面大概有二三十页讲的是文革,不敢出,但是重庆人胆子稍微大一些把它出了,所以现在荣誉归于刘慈欣和重庆科技出版社。《黑暗森林》我个人觉得比第一本更好,如果翻译的也好,甚至明年再来一次雨果奖也是有可能的,因为我觉得第二本是三卷本中最好的。

    《三体》第一部有一个非常重大的漏洞,而且刘慈欣也意识到了,就是说如果将三体人真的放在比邻星上,这个故事是不成立的,为什么这样说呢?比邻星确实是存在的,4.2光年,而且是一个红矮星,比太阳小很多。

由于它是红矮星,温度比较低,又小,所以我们通常肉眼是看不到的,在天上尽管很近,它其他两个伴星,因为是三体嘛,有三颗星,其他两颗星都是黄矮星,我们肉眼可以看到的,所以到了上世纪15年才被发现,严格的距离就是4.

24光年。这里就给大家交代了三体星的长相,和太阳相比三体星是比邻星,离我们最近4.24光年,另外还有两颗星,一个叫南门2A、一个叫南门2B。南门2A和太阳一样,是黄矮星,因此表面温度大概是在五千度到六千度之间,不会超过七千度。

南门2B是红矮星,大小比太阳略小。比邻星非常可怜,这是按照真的尺寸来的,按照比例缩小的。比邻星非常小,这里给大家一组数据,三体系统另外两颗星距离我们大概多少距离,就是比比邻星远了0.

2光年左右。换句话来说,这三颗恒星严格来说不是组成严格意义上的三体,其实它是一个双星系统,由南门2A和南门2B组成,它们离的比较近。比邻星是绕着它们转的,就有一点像是木星绕着太阳转一样,所以严格意义来说它不是三体系统,这样才导致刘慈欣建议《三体》第一部不要说三体就是在比邻星,因为就会出现这样的问题,它不会没有规律,双星系统是有规律的。

    另外,比双星系统小很多的恒星绕着它们转相对来说也是有规律的,不可能说木星绕着太阳转没有规律的、是混沌的,这是不可能的。如果说没有规律,也得在上千万年的尺度上没有规律,严格说来我们也可以说太阳系也是一个混沌系统,因为太阳系是多体系统,但是这个混沌相对来说误差是小的,基本上可以预测,我觉得比邻星的三体也是这样的,它基本上是规律的,它的不规律是比较微小的,而且在时间尺度上是非常大的,这么一个情况就导致了你要把它设成三体人类的东西就和故事不合了,因为故事说有恒纪元和乱纪元,一到乱纪元就没有办法预言三颗太阳是怎么升出来的,要么是暴晒、要么是剧冷,所以三体星人要脱水,变成三张皮挂在那儿,等到恒纪元来了以后再恢复。

一个真正的三体系统,轨道长的样子应该是这样的,但是这也是截下来一段时间,在更长的时间它是非常混乱的,根本无法预测,所以这就相当于三体星的乱纪元。当然我今天不是强调距离我们的比邻星那个三体到底怎么样,而是说如果三体星的故事成立,那么必须轨道是这样的,就是非常乱的,而这真正是用电脑模拟出来的一个具体的三体。

不是说所有的三体都没有规律,有时候如果你们将它排列的非常精细,也可以使它的轨道有规律,这是给另外一种三体,但是是有规律的三体星。

当然它的规律不像是椭圆轨道那么简单,就是非常乱,但是还是有周期性的。如果要微调,将三颗星的距离进行非常精细的微调才可能做到这个样子。

    智子这个名字应当是从质子来的,刘慈欣假定智子是七维的,这样就可以展开。在线论里高维的膜不是说不能放到三维里来,但是硬塞到三维里是不稳定的,两维的膜当然可以放到三维里来,大家平常看到两维的东西太多了。

当然高维的,原则上也可以放到三维里,通过折叠等方式,但是它是不稳定的,这是非常数学的话题我们就不展开了,就是告诉大家它不可能存在。大刘还是有他的想象力,通过三体星人操控智子,进行不同纬度的展开,他写了一个非常漂亮的故事。

比如说三体星人一开始没有成功的时候,这个智子被展开在一维,一个智子是非常轻的,人的身体里有多少个智子,你可以想象一下。它非常轻,然后变成一丝一丝的东西掉下来,然后飘在空中,这也是一开始三体星人一维展开失败了,后来又展开不是两维的,而是三维的了,大刘也写了一个有趣的故事片断。

最后成功的时候,就展开了两维的,这样三体星人就可以在上面刻电路,然后变成非常超级的超智能的计算机。

    接下来我们就讲以光速运动的曲率驱动,曲率驱动这是大刘独立想出来的,他不知道墨西哥在上个世纪写过一篇论文,是后来我知道这件事,他认为最强大推动星舰的一定要利用空间曲率,因为根据爱因斯坦的理论,时间和空间是弯曲的,严格说来空间不是平的,他说我如果将空间抹平了,能不能将这个速度提高?这是非常有意思的想法,当然在技术细节上他是不对的,可是在原理上非常有意思。

大刘这个想法从哪儿来的呢?大家有可能猜到,也许必须是像我这么老的人才能猜到,因为你们可能都没有玩过。

我们小时候会用木头刻一艘船,或者用纸叠一艘船,然后在船的尾巴上放一片肥皂片,肥皂片在水里会融化,然后就可以推动船前进。

其实超光速运动在科幻电影里早就出现了,就是《星际迷航》,在相对论里如果一个物体超了光速,这是要破坏相对论的因果律,但是在《星际迷航》里如何不破坏相对论的因果律,我不知道它是怎么做到的,反正它从来不解释。最近我看到的一部《星际迷航》电影,它不是掉到地球上了嘛,英雄干脆就到了核发电机的地方,将核发动机给弄了,我觉得太神了。

    当然光速改变可以影响很多物理学,我们今天就不一一仔细分析,只是告诉大家它是根据你如何改变的,因为当你改变了光速当然就改变了物理学,但是物理学怎么改变,还依赖于你怎么改变其他物理学常数,这非常简单,因为光速是有量纲的,它的量纲就是长度除上时间。

如果你仅仅改变了一个速度的量纲,其他的你不去考虑,这个物理学怎么改变你是不知道的,比如说当我改变光速这个量纲的时候,如果我改变人类的步行速度,那这个光速对我来说还是遥不可及。

我如何改变人类的步行速度呢,有两种可能,一个是我改变地球的重力场,因为人的步行速度和地球的重力场是有关的,也许大家从来没有想过,但是我今天不解释。你可以想象人类在月球上漫步时是比较慢的,我们看过阿波罗计划,在月球上漫步,原因很简单,就是因为月球的重力场比较弱,所以人在月球上走路是慢的,人的走路速度是与重力场有关的,不是你想多快就有多快。

你要改变一个东西,不考虑改变其他的东西,你不知道物理学怎么改变。

举一个例子来说,大家都知道核能是强相互作用,原子核由强相互作用结合起来,所以如果我们仅仅改变光速,把它变低,不改变其他任何东西,改变其他任何带量纲的基本物理学常数,那结合能还会变大,太阳会变得更亮,要亮的不得了,我们就会烧死了,所以还得改变一点其他的东西。

比如说我希望太阳的质量不变,如果我希望太阳质量不变,因为质量和能量是有关系的,能量和质量的关系又是跟光速有关,我们知道爱因斯坦的著名质能共识,所以太阳的质量不变,那这样的话太阳就变得很冷,人类也无法生活。

当你改变光速的时候,你如果不考虑改变其他的东西,那事情就会变得非常复杂,举这样例子给大家,因为改变一个物理学常数,这个物理学常数是含量纲的,它会改变很多东西,不仅仅改变光速这么简单。

    另外在自由意志里还有一个很重要的辩论,我把它称为小明悖论。小明要参加高考了,如果他相信决定论,他知道他考得好考得坏不重要,他上大学这件事是早就决定了的,那你说他要不要用工具参加考试、要不要复习?这是一个悖论,不复习就考不好、就上不了大学,复习就可以考好、就可以上大学,但是你能不能上大学,你的人生早就决定了,那你到底怎么样,这是一个悖论,自由意志会充满很多悖论。

自由意志对人来说还是另外一个重要的东西,就是我们一般来说,尽管有些人相信命运,命运也是一种决定论,但是命运不是我们熟悉的那种决定论,就是我推一下这个东西它就动一下,命运是有一点反过来的决定论,是说你命中注定所以你一直往那儿走,好像命是原因,你前面那个是结果,因为你有这样的命才会向那个方向走,它刚好跟决定论倒过来,其实它也是一种决定论,用哲学的话来说它是一个目的论,目的论也是一种决定论,是倒过来的决定论。

我们人是矛盾的,有时候我们相信决定论,反正这是我的命,命不好,或者有的人就说我就命好怎么着。但是有时候我们又不太信命,因为当你真的有时候命不太好的时候你不信,你觉得你可以改变它,你觉得我应当有自由意志,所以我们人会遇到这样的两难问题,尽管我们不信宗教,也会就自由意志这个东西来纠结。

    【现场提问1:】《三体》最后谈到了死限,类似《星际穿越》里的时间很慢,你觉得这个死限会不会存在?

    【现场提问2:】刚才有讨论自由意志,你为什么说如果我们大脑里有量子东西的话,就表示我们有自由意志?我不太明白,怎么跟因果有关系呢,这不会违反因果吗?

    【现场提问2:】经典物理学应该是决定论吗?

    【现场提问3:】宇宙大爆炸之前是一个无,那空间从哪儿来?宇宙大爆炸是从哪一个地方开始的,没有空间怎么爆炸?

    【现场提问4:】现在已经有解释了,但是我从感官上不太了解的一个问题。刘慈欣先生还有一部小说《球形闪电》,谈到量子试验不允许有观察者,我想知道到底是为什么,就是这个观察者的作用在试验中是什么样的角色?

    【现场提问4:】也就是说只是观察者定义了它的一个属性,而实际上它是超脱我们所能想到一切概念的状态存在,是这样吗?

    【现场提问5:】刚才那个小朋友问了宇宙大爆炸的由来,之前您有文章提到宇宙大爆炸之前是量子涨落,想请您稍微讲一下。您刚才讲自由意志,我在想如果平行宇宙是可能的话,宇宙中所有可能都是存在的,那么是不是可以说我们这个宇宙也是具备自由意志的呢?

    【现场提问5:】我说的是年龄,不是半径。

    【现场提问6:】李老师,您好,我想问一个有关价值取向的问题。《三体》第三部是《死神永生》,那么什么才是永生呢?

    【现场提问7:】我是一个学文学的学生,不学物理很多年了,但是我对量子不可克隆理论还挺感兴趣的。世界上不可能存在两个我,科幻小说中很难存在,玄妙小说就可能存在,您有没有关注过玄幻小说中意识或者说神念的概念,一般修仙小说中比较多,就是说我将我的意识,通过看不见的形式,就像电波一样来控制你的意识,从科幻小说来说这可能实现吗?实现的可能性大吗?如果能够实现是通过什么方式呢?

    【现场提问8:】最新霍金说人类掉入黑洞,可能跳入另外一个宇宙。我就想到之前的经典黑洞理论说任何物质都不能逃离黑洞,我想知道掉入黑洞是什么感受。为什么想起这个问题,是因为我之前一直对黑洞比较感兴趣,关于时间等,特别是看到诺兰的《星际穿越》,里面有一段父亲给女儿传递密码,就是在书架那边,也是因为掉入黑洞才能传递密码创造奇迹。

电影里描述黑洞特别璀璨,里面的意思是说时间能够伸缩和折叠,唯独不能倒退,所以等于她的父亲一直在黑洞中,一直在多维空间里。

李老师,您想象中的黑洞是什么样子?人类未来有没有可能像霍金说的那样,掉入黑洞一段时间然后跳入另外一个宇宙,那么意思是不是说《星际穿越》中的她的父亲不是可以跳跃出去了吗?

    【现场提问9:】老师好!我看过《黑衣人》这部片子,最后有一个小动画,整个宇宙其实是在一个大的生物的一个弹珠里,是由这个生物操控的。延伸出来说,是不是我们周围每一个微小粒子里面都存在一个宇宙?

想知道李淼教授对这些精彩的提问都如何作答吗?