HORIZON 識界

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如何向朋友證明你讀了《三體》（內(nèi)容摘自李淼《<三體>中的物理學(xué)》一書）

2016年，電影《三體Ⅰ 》將上映

1、宇宙的邊界

銀河系有多大？銀河系不是整個(gè)宇宙，這個(gè)事實(shí)直到20世紀(jì)30年代才被發(fā)現(xiàn)。在銀河系中，存在著2000億～3000億顆恒星。銀河系像一個(gè)銀盤，最大直徑有10萬光年。銀河系的中心厚度有1.2萬光年。我們的太陽系位于銀河系的一個(gè)小懸臂獵戶臂上，從太陽到銀心的距離有2.6萬光年。

美國1977年發(fā)射“旅行者一號”飛船，以超過宇宙第三速度（16.7千米每秒）的速度航行了35年后，仍未離開太陽系。我們對這一點(diǎn)不會感到驚訝，因?yàn)樗棚w了150億千米，只有100多個(gè)天文單位而已。

《三體Ⅱ》中提到柯伊伯帶，這是“旅行者一號”到地球距離的中間點(diǎn)。奧爾特星云在《三體》三部曲中不斷地出現(xiàn)，這是作者設(shè)定的太陽系的邊界。

2、智子能低維展開嗎？

《三體Ⅰ》一書中，“智子”是較為精彩的一章。三體人在三體星空上建了一個(gè)圓環(huán)，這個(gè)圓環(huán)是一臺粒子加速器，它的目的就是將一個(gè)微觀粒子——質(zhì)子，造成一臺超級智能計(jì)算機(jī)。他們的目的是將智子展開成兩維的物體。

毫無疑問，這個(gè)幻想建立在弦論的基礎(chǔ)之上。在弦論中，空間是九維的，所以九維膜的空間維度最高，它充滿了空間。劉慈欣將質(zhì)子想象成九維膜了，這個(gè)設(shè)定遇到了兩個(gè)困難。

第一：質(zhì)子在膜理論中不是九維的。質(zhì)子是由三個(gè)夸克構(gòu)成，質(zhì)子的空間維度就是夸克的空間維度。夸克在膜理論中有多少維？這依賴于在我們的宇宙中，基本粒子到底是零維的粒子，還是一維的弦。這兩種可能都有，所以，在膜理論中，質(zhì)子最多是一維的。

智子低維展開的第二個(gè)困難，即假設(shè)質(zhì)子可以是九維的，或者換一個(gè)角度，不用質(zhì)子我們假設(shè)三體人真的可以制造出一個(gè)九維膜，那么，一個(gè)九維膜在我們的世界會怎么樣？最極端的可能是他它的七個(gè)維度充滿了七個(gè)微觀空間，另外兩個(gè)維度在我們的三維宏觀世界中展開。物理學(xué)家已經(jīng)證明，這種二維展開是不穩(wěn)定的，也就是說，不可能長時(shí)間存在，很快會衰變成更低維的物體。

智子在將來變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的可能性雖然不能排除，但目前還屬于純科幻。

3、活人傳輸能否實(shí)現(xiàn)

一個(gè)宏觀物體的原子或分子數(shù)目是以阿伏伽德羅常數(shù)度量的，這個(gè)數(shù)字是6.022×1023。根據(jù)定義，如果我們考慮碳12這種元素，12克的碳元素中就含有這么多原子，一個(gè)大腦的重量1400克左右，轉(zhuǎn)換成碳12，就有約7.026×1025個(gè)原子。簡單地說，我們需要同樣數(shù)目的比特來記錄大腦和另一個(gè)同樣大系統(tǒng)的糾纏結(jié)果。

未來能否實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)呢？只有當(dāng)量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的時(shí)候才有可能。那時(shí)一個(gè)宏觀的量子計(jì)算機(jī)中的每個(gè)原子都可以當(dāng)成一個(gè)比特來用。在記錄這個(gè)測量結(jié)果之后，量子計(jì)算機(jī)中就將這個(gè)龐大的信息發(fā)送到遠(yuǎn)方，在遠(yuǎn)處的另一個(gè)人或另一個(gè)機(jī)器記錄下來這個(gè)龐大的信息，再利用這個(gè)信息將手中的一個(gè)大腦轉(zhuǎn)換成原來的大腦。這樣，一個(gè)大腦就被傳送到遠(yuǎn)方了。記錄這樣龐大比特的信息以及解讀它，沒有量子計(jì)算機(jī)是不可能的。

1998年，貝內(nèi)特等人的量子通信方案在實(shí)驗(yàn)中第一次實(shí)現(xiàn)，十幾年過去了，沒有代替的新方案出現(xiàn)，更沒有利用量子糾纏實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)通信的方案。