《三體》裝備原型大揭秘

山東省膠州市第三中學 張慧雯

文學藝術雖然高于生活，但終歸來源于生活。隨著《三體》小說改編的電視劇熱播，我們發現原著和影視劇中的一些大型科學設備，其實都能在現實中找到原型。

良湘加速器

在電視劇《三體》中，男主角汪淼為物理學家楊冬在“良湘加速器”旁邊拍了一張照片，而劇中楊冬的工作正是利用“良湘加速器”進行粒子物理實驗。據說，這一場面的取景地是中科院高能所的北京正負電子對撞機國家實驗室。眾所周知，正負電子對撞機就是一種粒子加速器，這一點與劇中的設置高度吻合。

北京正負電子對撞機于1988 年竣工，是我國第一臺高能加速器。它能夠將各種粒子加速到極高的速度，然后使其轟擊一個固定靶。再通過研究高能粒子與靶中粒子碰撞時產生的各種反應，發現新粒子、新現象。

北京正負電子對撞機看起來就像一支超大的羽毛球拍，它占地約5 萬平方米，大致上由直線加速器、輸運線、儲存環、大型粒子探測器北京譜儀和同步輻射裝置組成。

最初我國建成的正負電子對撞機儲存環是單環結構，目前經過升級改造后是雙環結構。其中一條儲存環里是高速運動的電子，另外一條環里則是電子的反粒子——正電子。

除了升級改造和檢修之外，幾乎每時每刻那些經過加速的電子和正電子，都以接近光速的速度在大型粒子探測器北京譜儀的正中區域完成對撞。緊接著，帶電粒子便在超導磁體的作用下發生偏轉，不同種類的粒子飛往不同的方向。

建成30 多年以來，北京正負電子對撞機產出了粲物理領域許許多多的精確測量成果。

北京正負電子對撞機

無限能源

在《三體》中，當人類得知三體艦隊即將在數百年后入侵地球時，終于努力突破了人工智能“智子”的封鎖，掌握了可控熱核聚變技術。在這種可控熱核聚變反應爐里，只需要很少的一點燃料便能釋放出巨大的能量。在小說中，這種技術和裝置被稱為“無限能源”。

核裂變和核聚變是核能釋放的兩種不同方式。我們目前的核電站、核潛艇、核動力航母以及核武器應用的都是核裂變原理。它利用不穩定核素在中子的轟擊下發生分裂并釋放出能量和中子，中子繼續轟擊下一個重核，最終形成鏈式反應。不同的是，核反應堆的鏈式反應可控，核武器則屬于雪崩式鏈式反應。

而現實中最常見的核聚變則是太陽內部的能量釋放反應，它產生大量的光和熱等。核聚變幾乎不產生輻射，不存在核泄漏的風險。同時，它需要的原料氘在地球上儲量豐富，可以說是唾手可得。

目前，我們理論上可以通過磁約束和慣性約束兩種方式來實現可控核聚變。其中，慣性約束由于技術條件限制幾乎不可能實現，而磁約束下的可控核聚變正在實驗階段，它所用到的裝置被稱為“人造太陽”。

“人造太陽”即托卡馬克裝置，是“國際熱核聚變實驗堆計劃”的核心裝置。因為太陽本身就是一個巨大的核聚變反應堆，在它內部的高溫高壓環境下，氘、氚原子不停地進行著聚變反應。

其中，托卡馬克裝置是進行可控核聚變研究的主流裝置，它利用強磁場把上億攝氏度的等離子體長時間控制在真空容器里，并使聚變反應穩定持續地進行。它的中央是一個環形的真空室，外面纏繞著線圈，通電后其內部會產生一個巨大的螺旋狀磁場。

“人造太陽”真空室

2020 年，我國最新一代“人造太陽”，也就是可控核聚變研究裝置“中國環流器二號M 裝置”在四川成都建成。理論上，它的等離子體電流能力可達2.5 兆安培以上，等離子體離子溫度可達1.5 億攝氏度。

紅岸基地

不論是在小說還是電視劇《三體》中，紅岸基地都是在冷戰背景下，對抗外國太空計劃的絕密國防工程。由于紅岸基地的標志性設備或者說主體單元就是一個巨大的拋物面天線，因此很多觀眾都認為它的原型應該就是我國的某個射電望遠鏡。比如說，北京密云的不老屯天文臺，佳木斯66 米射電望遠鏡深空站等。

我國射電望遠鏡及其相關技術發展迅速。目前我國擁有500 米口徑射電望遠鏡，位居世界前列，世界上最大的120 米口徑全可動低頻射電望遠鏡在我國云南，而110 米口徑全可動射電望遠鏡也已經在新疆開工建設。

電視劇中不斷穿插上世紀六七十年代葉文潔在紅岸基地里工作的場景，尤其是在開頭幾集，有很多從大型計算機里輸出打孔紙帶的畫面。原來，在那個時代即便是國家級的大型計算機也沒有顯示器，只能依靠打孔來輸入或輸出信息。計算機使用的是二進制，其中打孔的部位代表1，沒有打孔的部位則代表0。

《三體》中涉及的科技裝備、科學知識、科幻概念其實還有很多，其中有一些我們能夠找出原型，或者說在未來能夠實現。但還有一些則是文學作品對于現實世界的升華，屬于腦洞大開的產物。