读《<三体>中的物理学》

作者李淼是一位理论物理学家，在该书中，他针对《三体》中涉及的诸多物理学名词和问题，如宇宙的生死、黑洞与黑域、智子、水滴、思想钢印、曲率驱动、多维空间的维度变化、引力波、黑暗森林法则等，进行了专业的剖析，揭示了《三体》中大量富有想象力的描述实际上并不可能出现。

主要内容

其中最令人感兴趣的部分是他对时间与空间、不确定性原理、黑暗森林法则的解释和分析。

1，时间与空间

根据爱因斯坦的狭义相对论，时间和空间不再是独立的，也不是绝对不可更改的。

认为时间的特点是均匀流动的，这使得物理学定律看起来非常简单。

比如牛顿第二定律：一个物体的加速度与它所受的力成正比。但如果质量与时间有关，一个昨天很重的物体，今天变轻了，这个定律就不成立了。

在不同的参照系看来，光速是不一样的。爱因斯坦用光速不变推导出全新的时空观，即时间和空间会相互转变，时间和空间必须结合成一个新的概念--时空。

在弯曲时空中，越靠近中心，时钟走得越慢。这样光速尽管很快，在极低的时间变化下，显得光无法逃逸出黑洞。

作者认为，不大可能存在质量比太阳还要小的黑洞，黑域不是黑洞。如果一个文明将自己局限在黑洞的视界中，这个文明将因为引力的作用不可避免地撞上黑洞的奇点。在奇点那里，一切都将毁灭。

刘慈欣发明了低光速的黑洞，这样这个区域就像黑洞一样，只是不会塌陷收缩，所以叫黑域。

光速变小后，一切与之相关的物理学参数都将变化，也改变了原有的物理学定律。原子核的结合能变大，释放的能量也变大，必须将地球移动到离太阳更远的位置，否则地球上的温度将升高，液态水消失，动物也无法生存。太阳的质量将变得更大，所产生的引力变强，逃逸速度变大，这将不利于形成黑域。

《三体》中将光速降低到第三宇宙速度的16.7千米每秒，实现黑域。实际，原子中最接近原子核的那个电子的速度远高于第三宇宙速度，即在这样的黑域中，原子无法存在，人类也将毁灭。

2，不确定性原理：

能量守恒是经典物理中的重要定理，其前提是策略能量的时间几乎无限长。但在量子力学中不是绝对的，在短时间内测量粒子的能量，就会发现所得的能量每次都不同，即能量不守恒。量子力学的不确定性原理告诉我们，测量的时间越短，能量的差别就越大。

《三体》中智子利用从真空借来的能量加速，就是利用这个不确定性原理。但智子必须很快就将能量还给真空，借的能量越多，还的时间越短，书中所说的“归还遥遥无期”就不成立了。

此外，《三体》中智子使用的瞬时通信永远不会实现，因为那会导致“祖父悖论”。

实际上，量子通讯的好处不是瞬时，而是可以无限制加密。

量子力学的两个重要特征完全背离传统物理学，同时也背离了日常经验。

1，传统的确定性（如位置和速度）消失。

2，状态的线性可叠加性，这是量子通信和量子计算背后的重要原理。

这个不确定性原理打破了经典物理的能量守恒定理，对获取能量的新来源奠定了理论基础。

3，黑暗森林法则：

宇宙社会学的两大定理：

第一，文明以生存是文明的第一需要；第二，文明不断增长和扩张，但宇宙中的物质总量保持不变。

多数情况下是如此，有时为了其他因素，也会明知生存可贵，仍然牺牲，如“生命诚可贵，爱情价更高，若为自由故，二者皆可抛”。

从历史上文明兴衰的轨迹看，一个文明的运行成本决定了它本身无力再去选择另外一种可能，即注定要灭亡。

物质总量不变也难以确定，毕竟人类对宇宙中占比大的暗物质仍知之甚少。

且文明看似在扩张，而历史上消失的也很多。人类社会学难以等价于更加复杂的宇宙社会学，相关问题也不能单纯用数学来解决。

所以，基于宇宙社会学两大定理的黑暗森林法则应该不成立。

科学与文学

在该书的序言中，刘慈欣也承认，科幻小说是以引发读者对科学的兴趣为目的，本身并不以科学家为读者对象，自然也对他们而言，科幻小说显得过于幼稚简陋，包含难以容忍的硬伤。

刘慈欣认为科学与文学的结合将带来的积极影响：

1，科学能给处于困境中的文学带来丰富的故事资源。

当代文学可以分为日益分化的两类：主流文学和类型文学。主流文学高度形式化，使用解构和拼贴的手法，再次利用已经被开发过 故事资源，故而远离大众。类型文学因为其故事构型没有创新，已难以征服、震撼读者。

科学可以解放文学，而不是束缚。

科学的故事资源基础以相对论为界，可分为古典科学和现代科学。

在文学上，古典科学符合人们的日常经验和直觉，虽被大量开发，仍有巨大潜力。现代前沿科学理论中的故事资源很少被开发，需要艰深的数学语言进行精确描述。

2，文学向社会传播现代科学的最新发现和理论，对文明的发展至关重要。

刘慈欣一直认为，科幻中的科学不是真正的科学，也无力承担传播科学的重任，而是科学在文学中的一种映像和变形。《三体》引发了读者对前沿物理和宇宙学的兴趣，并引出了《<三体>中的物理学》这样比科幻小说更神奇的科学传播学著作，令他无比安慰。

这里，大刘显得非常谦虚和谨慎，令人敬佩。

当年科幻大师凡尔纳写的小说中也有许多现在看起来荒诞不经的事情，如在《从地球到月球》中，认为月球有空气、有水，甚至还想带种子进行种植，没有考虑飞船的密封性及软着陆等关键设计。

但凡尔纳在阿波罗登月的一百多年前，就能对火箭发射的方式、飞船的外形，并对发射时机、地点、轨道计算、飞行观测等方面系统性地作出准确预言。毫无疑问，他是一位伟大的先驱，硬科技幻想的代表。

同理，刘慈欣的《三体》涵盖了历史、哲学、科技、社会等诸多方面，即便有一些细节上的不足，却瑕不掩瑜，必然对人类社会的未来产生深远的影响。

本书点评

该书以物理学理论解读科幻小说中的概念，有助于读者深入了解科技的发展现状。

不过，坦率地讲，该书仍有不少概念并没有解释到位，或者说至今仍无定论，仅仅是罗列了一些科学家的观点而已。

考虑到科幻小说与理论物理著作的明显不同，如果再以此来批评科幻小说，就显得不太公平。