与专家面对面现场实录：科幻中的科学 

主办：中国科学技术协会
承办：腾讯
时间：2015年12月5日下午（周六）14：30至16：00
地点：北京理工大学良乡校区南区工业生态楼118室
主持人：
赵榕 中国科技馆
讲座专家：
曹则贤：中国科学院物理研究所研究员
赵 洋：中国科学技术馆副研究员

“与专家面对面”活动现场

赵榕：欢迎大家来到由中国科协主办、腾讯承办的科普中国科学为你解疑释惑——与专家面对面系列讲座，今天我们话题是三体科幻中的科学。《三体》这本书在座的同学都看过吗？看过，应该是奔着这个话题来的，我先介绍一下今天来的两位老师。
曹则贤研究员，中国科学院物理研究所研究员，《物理》杂志专栏撰稿人，Physica Status Solidi等杂志编委层在Science，PNAS、PRL、Advmat、Nature子刊等国际杂志上发表研究论文100余篇，作品有《物理学咬文嚼字》（三卷）、《至美无相》、《一念非凡》、Thin Film Growth等书。
赵洋副研究员，中国科学技术馆副研究员，科技史博士（航天史方向），科普作家，《中国国家天文》杂志联合创始人，最近作品“太空X科幻”未来学读物《太空将来时》（刘慈欣作序），主要从事航天史、科学传播研究、科技展览设计研究。
闲话少说，直接进入我们的话题，既然讲《三体》，肯定有一个回避不开的，里面有很多大量的科学，或者说有很多谈到很多科学和物理学。“三体”算是一个物理概念，咱们先从这个概念说。今天两位老师都是很有经验的，知识面很广，想到哪说到哪，哪大家特别有启发想问的举手，咱们尽量满足大家的要求。先让曹则贤老师给我们讲讲“三体”。
曹则贤：为了把这个事情讲清楚我准备了一个PPT，我说一下《三体》小说背后的物理。用研究对象包含几个物体作为问题的标识，是我们物理研究的一贯做法。我们可以把物理问题分为单体、两体、少体和多体问题。单体问题就是一个物体受到外部的力或者放在某一个势场里面，我们研究它的运动，相应的关键词包括其所处的位置、速度多少、加速度多少、什么轨道、能量多少，等等，对象始终是一个，像小说里常见的天煞孤星，跟谁都没有关系，这是单体。
但是我们很容易关心两体问题，不管是恋爱中的一对男女，或者天上双星，或者三体里面关切的太阳和行星的问题，这都是两体问题。两个物体之间的关系我们仅仅从相互作用的角度来看就是两种，一是吸引，一种是排斥。这是一个物体，另外一个物体在旁边经过，若被吸引其大致的轨迹是这个样子。如果是排斥的，这个物体靠近时路线可能是另一个样子的。实际情况可能比这复杂。很可能两体相互作用，在瞄准距大的时候感觉是吸引的，在瞄准距小的时候感觉是排斥的，大家有这种感觉吧，就是一个人老远看来你对他感兴趣，想了解他，接近以后发现这人怎么这样，你可能对他很反感。两体问题可以转化为单体问题。比方说这是一个太阳，这是一个地球，两体体系的问题最后我可以转化为一个物体在一个给定势场里面的运动问题。
两体体系可能有的轨迹是什么样子，我们说两个物体之间吸引的话，比如太阳和一个行星这样的，你会发现行星轨道就是这几种，双曲线、抛物线、椭圆、圆、直线，或者在一个位置不动就是一个点。这六种不同性质运动轨迹由什么决定的？由两个体系之间相互吸引的势能和这个体系的动能两者竞争造成的，动能越大这个轨道越开放，这是我们研究两体问题的基本结论。
大家看一下一个太阳和一个行星这样的两体问题，我们看它的轨道。太阳外面共有八个大行星，其轨道是稳定的轨道，即以太阳为焦点的椭圆，这是开普勒的第二定理。你发现这有一个特殊的蓝色星球，它很特殊，特殊在它的轨道几乎是圆的而不是椭圆，大家想象一下为什么？
赵榕：速度应该没有那几个速度快。
曹则贤：动能和势能配合的好，动能是势能的二分之一，或者总能量是势能的二分之一的时候是一个圆的轨道，我们地球就是那么巧就几乎是圆的。大家想象像木星、火星这样的轨道是一个椭圆，有一段时间离太阳很近，有一段离太阳很远，这样的星球上温差太大就没有办法产生生命了。我们地球一年四季是怎么造成的，实际上地球本身同轨道平面间倾角的摆动造成的。
赵榕：大致是一个椭圆的。
曹则贤：几乎是一个圆的。有一个例子，最里面这个星球，动能特别小，这是水星，离太阳很近， 它的轨道显得比较疯狂，这是一个特例。
赵榕：有没有可能多少年以后水星掉在太阳上了。
曹则贤：有可能。刚才说的是两体问题，现在我们假设有三个物体，三个物体的科学是什么？怎么研究它的运动，这个比较麻烦了。三个物体我们看相互作用力，假如说三个物体是牛顿的万有引力这个东西，凭着质量相互吸引，这三个都是相互吸引的。如果是三个带电物体的体系，这个问题更麻烦了，三个可以是两正一负，两负一正，或者三个都是正的或负的，它可能出现运动的状态，运动所表现出来的疯狂更可能超乎你想象。你问一个物理学家三个电荷相互作用体系运动轨迹是什么样的，我估计他的回答就是你杀了我吧，我再也不敢说自己是物理学家了，太复杂了。这就是为什么刘慈欣这部小说卖得这么好的原因，三体轨道的复杂性超乎你的想象。
大家看这样三个电荷的体系，一位中年男的坐中间，一边一位老先生和一位女的，这个女的睏极了，然后头倚在这个男人的肩上，男人很温柔地对这个女的，但是如果这个老先生睏极了头倒在他肩膀上他是怒目而视。这是带电荷的体系，其实就是简单的万有引力下的三体问题也足够复杂。
《三体》当初是怎么从物理上怎么引出来的，我们的家园就是一个三体问题。为什么呢？我们的家园不光是地球，而是太阳、地球和月亮这三个物体构成的体系。我们说年月日的时候就是讲这三个体系的事情。早先的经典力学有一个问题，我们这样一个三个体系的家园，地球、太阳、月亮到底是不是稳定的？大家就想三个物体相互吸引，把运动方程解出来不就知道它稳定不稳定了吗？但是解不出来， 但慢慢地还是证明了我们这三个体系是相互稳定的。我们发现这三体的运动问题取决于质量的相对大小，初始时候所在的位置和速度其运动行为有无限多的可能性。
赵榕：就是说现在运行状态相当于其中一个解。
曹则贤：对，某一个解。
赵榕：从这个解往回推，能推出什么？
曹则贤：推不出来，因为它还受别的影响。三体问题我们研究一个简单问题，两个个头是大的，第三个是小的，也就是说第三个小家伙根本不影响这两个大块头的运动轨迹，那个小块头的运动轨迹由这两个大块头决定的。我们往月亮发射卫星，那个卫星很小，它的轨道由地球和月亮对它的吸引力所决定。 我们看这小家伙的可能采取的轨道，有五个很特殊的点。 比如在L1点，在这个点上月球和地球对卫星的引力正好相等，也就是说在这个位置上，你轻轻往这边一扒拉下它就属于地球，往这边一扒拉就属于月球。这个点就是《三体》里面老提到的拉格朗日点。
赵榕：飞船航行的时候我们设备射在哪，都谈到这个点。
曹则贤：为什么谈拉格朗日点，就是它在这个位置的时候它的轨道是不确定的，稍微偏一点点就改变其可能的轨道了。在日常生活里面，你们和女朋友或男朋友的关系，一旦来到这样一个拉格朗日点，这就要命了。他会因为小小的一点点矛盾就属于别人了。我们相当多的人认识不到这一点。比方说女朋友跟你吹了，吹的理由是什么？今天跟你看电影你迟到三分钟，如果你们关系特别好的时候，你晚到三小时她也会体谅你的，但是如果一旦到了拉格朗日点，她还别人的强烈吸引，一点风吹草动就能影响她的选择。大家有空看电视上，或者有一些小说里面经常有一些这样的案例，在拉格朗日点多小的事都能造成大的偏离。这是这样的三体问题，这个三体问题大家记住是两大一小，那个小的质量完全被忽略的。
我们从地球往月球发射卫星的方式，不是一下子把卫星发到月球，而是先发到这样一个椭圆轨道，在轨道上二次点火，点火以后轨道变大，慢慢到这个拉格朗日点，再轻轻推一下就滑入了绕月球的轨道。
赵榕：实际上没有用很大推力，我给你顶到那，让月球给你吸引过去，这时候很有可能你如果加速的话反而起反作用，月亮可能抓不住你。
曹则贤：对，所以你看《三体》后来说，飞船的能量不够减速的时候，减速也要耗能量的，从太阳系滑过去就是这个意思。看懂三体确实对这些知识要知道很多。
现在我们说是能解的三体问题，这样一种三体问题，毕达哥拉斯三体问题，质量分别3、4、5，正好初始位置在直角三角形的顶点，我们能解出来。
另外一个特例是Sitnokov三体问题，假设两个大个，一个小个，这两大大块头在一个平面里，这小块头在中间某一个线上，这三个物体运动轨迹是这个样子的，都疯了。
赵榕：这张图怎么做出来的？
曹则贤：计算机算的。三体运动大家记住还有一个很有趣的现象叫做弹弓效应，即便说三个物体都是互相吸引的，它会出现很要命的现象，一旦当其中两个物体非常接近的时候一定把第三者甩出去，第三个有点像被弹弓打出去一样。
赵榕：跟我们现实生活中不太一样。
曹则贤：现实生活绝对是这样的。比如，三个女生号称自己是闺蜜关系都挺好的，哪天其中有一个得到一样礼物，给了这个没有给那个，那个不知道还好，一旦知道了就关系不好了。三个完全吸引的物体，一旦两个特别接近的时候，因为势能转化为动能，一定把第三个给甩出去。
大家看这个弹弓效应，这三体问题是比较麻烦的，这里面的三体问题很复杂，爱恨情仇是一转脸就翻转的事情。
赵榕：这跟你刚才说都是万有引力不一样。
曹则贤：刚才说的三体问题都只涉及三个物体。你注意到《三体》小说里的三体世界不是三体问题，那里天上有三个太阳，外加三体人生活的行星。如果考虑这样的体系的话，它实际上是四体问题。刚才我们讲三个物体互相吸引轨道会怎么乱，四个星球互相吸引的话运动轨迹就更乱了。
那么，刘慈欣《三体》里面说的三体问题，到底是什么意思呢？那涉及的是庞加莱曾研究过的一个问题。假设有三个球，放在这不动，我现在用一个小球去击打这三个球，和它们弹性碰撞，碰撞之后最后结果能跑哪就跑哪去。这么一个简单问题其实意味着混沌，什么意思呢？你这个小球往这地方一打弹出来的路往这去了，但是入射的方向稍微偏一点点，可能出射的方向就偏离很远。意思就是初始条件的微小改变就会造成结果的大相径庭，这是混沌的典型特征。这个三体问题，实际上涉及四个物体，三个大球放在这，另外一个小球被碰撞产生混沌行为。刘慈欣小说里面的《三体》世界的那个家园基本上这样一个三体问题，天上三个太阳带着一个行星，这个小行星穿行在三个太阳决定的轨道上，从它这个角度看三个太阳的相互位置就是乱的，猜不透。
赵榕：这样一个环境下还能出现智慧。
曹则贤：所以那个三体世界里面的人的日子特别难过，是一个太阳出来，还是天太阳都出来以后，还是表现为三颗飞星，还是没有太阳所以急速变冷，他完全没有办法预测，因为这个是一种混沌体系。这里面实际上涉及到四个物体，这个也叫做三体问题。刘慈欣的《三体》， 这两种不同语境的三体问题是来回串的。刘慈欣《三体》是三个太阳加一个行星的世界，三个太阳混沌运行之下的行星上的日子充满了不确定性，这是它的关键点。
赵榕：在实际的天文宇宙里面三个恒星。
曹则贤：三个恒星分享一个行星的， 我没听说过。
赵榕：有三个恒星相互成为一个体系，双星肯定有，三个的有没有？
曹则贤：这话怎么说，因为万有引力，所有物体之间都互相吸引。你从影响的效果来说尤其刚才提到的弹弓效应，这是为什么你观测的这么多而没有这种三体体系的原因。三体可能不是特别稳定，或者其中的一个跑得很远了。
赵榕：基本上不在这个体系内。
曹则贤：不是，你可能不觉得它是这个体系里的了。你比如说过去我们看太阳和地球，是个两体体系；但是彗星来了之后，彗星太阳地球是三体问题，可能彗星要经过86年才到访一次，今年来了你能看着，你说我们是三体问题，过去80多年你看都看不见觉得它和我们没有关系，但其实它和我们还是构成了三体问题。
此外还有更复杂的少体问题和多体问题，不跟大家说了。总而言之天体运行的这种复杂性应该说给了人们很多启发。没有想到这些启发在刘慈欣那结了硕果，他给我们编了那么好的一个故事，让我们大家聚集在一起！
赵榕：小说写的非常好，肯定有自己内在设定在里面，问一问赵洋，你觉得三体为什么让人感觉到虽然都是科幻的，但是感觉到真实，从哪几个角度考虑？
赵洋：首先它是属于近未来的一个小说，离现在不太远，甚至延伸到之前20世纪60年代的那段历史，所以有强烈的真实性。而且它还被称之为技术改进型科幻小说，技术不是一下子凭空出现的，书中看似神奇的技术都是人类一点点发明出来的，而且不断的去试错，好多东西失败了，最后留下来诸如面壁人发明出来的大工程等，这些是逻辑上禁得起推敲，是可行且合理的。这都是真实感的来源。另外书里面描绘很多普通人面临巨大外部冲击时的生活状态，里面有几个小人物，他们得知三体人要来入侵，他们安排自己后事，安排自己后代怎么样，这些看似是闲笔，但是确实写当下中国社会芸芸众生相。几个不同社会阶层的状况，他们面临巨大生存危机和契机时是一个什么样的反应，因为它是一个长篇，有足够的容量能容纳这些细节，这个也是体强烈真实感的来源。
赵榕：实际上我们这个虽然是一个，很科学很实在的东西，如果说我们一般人理解不了的话，也会觉得它是一个很玄幻的东西，他正是用这种方式虚虚实实交互在一起，就觉得挺靠谱。
赵洋：虚虚实实的交织在一起。
赵榕：我觉得还有一方面觉得它很真实，他实际上投入很大篇幅你说的有一个逻辑推理，在面临外来威胁的时候不同人的反映是什么？我做出一些什么举动，所有东西设置的前提肯定必须得有外星文明的存在，有外星文明存在跟我们关系是怎么样的，他提出一个理论。
既然说到这我问问地球能够产生生命，曹老师也说了一下说我们轨道近乎是圆的，我们往往有的人这样考虑的，你想想我们有水离太阳不远不近，我们是圆的，一系列的巧合我们才有今天，太不容易了，实际上这话是不是可以反过来看，正是因为我们做在这，这些种种巧合就是我们机缘巧合应该有的。
曹则贤：在物理上就是人择原理，就是说你研究物理得出什么样的理论，这我不管，但是这个理论最后一定要允许这个宇宙会产生物理学家。这个要求是不算过分的，它可用来作为对一个物理理论是否正确的判据。
赵洋：人择原理用在宇宙学或者理论物理学上它是比较管用的，但是用在搜寻地外智慧生命上可能不同。生命生态千差万别，20世纪之前生物学家没有发现嗜极生物，他不会想到强酸强碱高热的环境下会有生命，干脆不会在那找生命，后来发现火山口、海底热泉都有生命，他们觉得也许在火星上、木卫二上，在那种恶劣条件下也可以找一找生命。如果在那种恶劣环境中演化出来的生命有了智能，它会寻找它认为生命应该适宜的环境，那种环境可能不是离太阳是一两个天文单位左右的生命宜居带。
曹则贤：有一个关键点大家注意，不管在非常苛刻的条件下，酸碱，或者火山口高温下的生命存在，始终有一个关键词就是水。强酸强碱也好，高温也好，都是水环境。说到水，你会发现我们在进行所谓的宇宙探索或者寻找外星人的时候，一个关键词就是找水。
赵榕：至少这个能够筛掉大量不合格的星球。
曹则贤：现在除了我们地球和近地火星还有水，空间里面，比如说彗星，是有大量的水的，但是不是液态水。大家知道水作为液态存在，就是我们所谓摄氏0度到100度，很碰巧我们地球表面温度是负70度到正70度，这是第一条。第二条，我们环境包括温度和压力这两个参数，恰恰使得我们在地球表面竟然让水是液态、气态、固态共存，且主要是以液态的状态。水的流动，动即意味着生命。也许有其他元素组成或者其他形态的生命，但是当它作为生命，这个星球总有一个东西让那里的世界动起来，所以产生生命的条件很苛刻的。
赵榕：这本书里面提到很多现有的一些科学事实，或者一些大型的科研器材。
曹则贤：大装置。
赵榕：大装置，电子对撞加速器、对撞机，包括欧洲对撞机，正式投入使用期间有人说很有可能造成小型黑洞。曹老师给我们普及加速器能够大概做什么样的事。
曹则贤：加速器大概是上个世纪20、30年代才开始研究的，一开始主要是加速电子和质子做研究用，用加速的电子或者质子作为炸弹轰击原子核。它叫做加速器，是因为其功能就是把带电粒子加速。后来因为用途的不同有了别的名字，比方说如果我加速一个正电子和一个负电子，让他们两个迎头碰撞， 这就叫做对撞机，其实它还是加速器。对撞的目的在是什么？爱因斯坦发现了质能关系以后，人们明白正电子和负电子这样的正反粒子对碰撞会湮没，湮没以后变成能量，能量本身转化成粒子，相当于说我们正电子和负电子碰撞成别的粒子了。《三体》里面所谓智子要封锁的内容，就是指与此相关的研究。我们人类利用加速器不仅加速电子还有加速质子，制造出很多新的粒子。这个地方有一点还彻底地否定了哲学上的一个命题。我们大家知道以前有一个观点说物质是无限可分的。大家想想物质小到一定程度怎么分，其实就是互相撞，两个东西互相撞，撞出来的东西更碎、更小，我们就说它还可以往下分。你用质子撞质子的时候，会发现质子和质子相撞也可能撞出比原来质子个头大的别的粒子，就是说当两个小东西碰撞，碰撞出来是大块头的东西，哲学上说的无限可分可能就站不住脚了。
赵榕：这是比较毁三观的……
曹则贤：不是，是正三观的一个基本问题。另外一点大家注意，电子被加速的时候，加速过程中老发光，就是往外辐射能量，发光当然使得加速效果很低，很讨厌。但是，既然发光就是好事情，我干脆造一个加速器专门用于产生光，这样的加速器称为同步辐射。我们国家总共有三个大型的加速器，一个在玉泉路上的中国科学院高能所，是最早的第一个，是正-负电子碰撞，它的同步辐射也被用来做各种比如凝聚态物理、生物物理方面的研究。后来在北京的这个可能不够用，所以在合肥中国科技大学西区建了一个同步辐射加速器，设计的能量很小，不到一个GeV。
赵榕：投入钱不到一亿。
曹则贤：决定建加速器的年代我一个月生活费才9块钱，那时候国家没有钱，现在我们国家有钱了在上海建了新的同步辐射装置。
赵榕：这么说的话像电子对撞机也好加速器也好，像您说的当初为什么质子要封锁，它可以做一些我们科技往前大踏步发展的可能都可以通过加速器获得。
曹则贤：因为深入到原子核内部的时候才会接触到我们自然界里面两种短程的比较神秘的相互作用，就是强相互作用和弱相互作用，强相互作用存在于原子核内部。刘慈欣小说里面有一个概念意思就是说我们用普通意义上化学的火箭，甚至将来用氢弹做的加速来做飞船都是不合适的，小说后面那些先进的推进都用到了强相互作用。
赵榕：这个脑洞开的比较大，刚才我还跟赵洋说，我发现好像科普写作写的好的，脑袋明显比较大，我们上礼拜见何夕写《天年》那哥们也是第一反映这哥们脑袋大，让我做科普把一个事情说明白就可以了，他不仅把一个事说明白还升级换代，一点一点改，提出一个更你看起来合理又不是那么确定的概念给你讲明白。
赵洋：他给自己设置了很多的障碍和挑战，智子基本上封锁了高科技发展的可能性。比如“水滴”飞船是靠强相互作用材料制成的，由于智子的封锁，人类没有可能发明这样的飞船。只能另辟蹊径，用低科技组合，用氢弹推动飞船，两种技术：一个是核武器技术、一个光推进技术，组合在一起。
刚才讲台上的麦克风出了问题，只有按下按钮才工作，抬起手指话筒就关闭了。这是一个反触发控制系统。这个反触发控制系统让我想起在《三体》里面的执剑人与宇宙广播系统。这不是刘慈欣的发明，前苏联就有这样一套信号系统，不断监测苏联各级核武器指挥系统信号是否畅通，只要不畅通马上问为什么不畅通，如果问不到就判断为各级指挥部已被消灭，自动给各个核武器发射装置下达命令，启动全面核报复机制，相当于机器替人做决策，引起了很多人的反感，认为会增加误判爆发核战争的可能性。但苏联的数学家计算出这个反而降低人为误判率。
赵榕：所以说我们写科幻小说也是参考了大量的方方面面的东西。
曹则贤：他读了很多。
赵洋：也可能是他自己想到的，独立发明的。
曹则贤：他说从四维空间进入水滴，其实有一个科幻小说Flatland，描述二维世界的人，这个人怎么开车，怎么倒车，怎么和人相遇的。
赵榕：基本上二维世界的人都是三角形，你进化越好越接近于等边三角形，如果你再往上发展就是四边形或者正四边形，僧侣是最高级是圆形，进化最高级的。妇女全是针状，而且她走路的时候不停的摇摆自己屁股，你这么一根线这么看就是一个点，你来回晃知道前面有一个人，不然你走的时候很多意外发生了。他编很多故事，这个主人公做梦，梦到一个球，到访他们家，慢慢越小的了，作为一个二维世界他完全无法理解这三维什么样。第二天又做梦，梦见一维世界，一维世界它完全无法理解二维是什么样，但是他能把它看得清清楚楚。
曹则贤：这个法国人特别在行。前一段时间关于准晶的研究，获得了2011年度的化学奖，你发现法国人研究成果会告诉你N维空间准晶结构一定是2N维空间里面周期结构的投影。你能想像2N维空间的东西在N维空间投影是怎样的？我想也就法国人能想明白。
赵榕：里面还有关于空间旅行，就是星际航行，这是比较传统科幻必然经历的一个点。
曹则贤：我们说日常生活衣食住行，衣食住问题不大，关键就是行了。
赵榕：它里面提到几种方式，不是几种，很多种方式，解答了我多年的疑问，我不知道他说的对不对，但是我觉得他说的很合理的，他说你在接近光速运动的时候你时间无限的变慢，你从地球飞到十几亿光年以外的地方去，你作为地球人来说我肯定等不了，但是坐飞船那哥们虽然更过十几亿光年，因为他坐光速，飞到那可能没有用那么长时间，空间旅行作为个体来讲你只要不回家的话是可以实现的，这种理解对吗？
曹则贤：空间旅行，在旅行者参考系里面过什么时间，我们在和他相互运动的另外一个参照系看经过多少的时间，这是属于狭义相对论里面的内容。狭义相对论作为一个理论存在，从麦克斯韦方程组导出波动方程，预言电磁波就是光，这个方程你给做一个坐标变换，让这个方程样子不变，这个变换就是所谓的时空变换。但是这个时空变换一开始提出来的时候相当多的人不理解的，我说相当多的物理学家不理解，就会有很多想歪了的东西，这些歪的东西再经过外行再放大，整个就没有办法说了。对于时空结构相互之间的时间变换问题，是不是体现为人这种生命感受到的时间，这个我不知道，这是一条。
第二条是说人不可能被加速到接近光速去旅行，而《三体》最后还有通过时空弯曲去旅行的。
赵榕：人受得了受不了。
曹则贤：你看空军挑飞行员多严格你就知道了。你连飞行员都当不上，你还到空间旅行，那个东西只能当科幻看看就好。
赵洋：实际上启迪思维的东西。
曹则贤：启迪思维的东西。 但不能拿相对论严肃地讨论。
赵榕：《三体》里面有没有比较明显的漏洞或者违背一些科学常识的东西？
赵洋：我记得当时我看最明显的例子，《三体》第二卷，人类建成引力波天线，靠这个发宇宙广播信号。当时的描述是引力波天线以反重力悬浮在那是。当时我想人类不是被智子封锁了吗？怎么能发明反重力装置，如果有反重力装置，何必还开发那些使用化学能和核能的太空船呢？
刘慈欣在《三体》第三卷再次提到了反重力装置，并指出这是磁悬浮的反重力装置，没有真正的反重力是克服了重力。刘慈欣还引用阿西莫夫在短篇科幻小说《台球》中的推断，如果某个方向的引力可以被屏蔽，物体将收到其余方向宇宙内所有物质的吸引，瞬间达到光速。也就是说大刘意识到了这个bug，并巧妙地修补了。
赵榕：科幻作家写的挺费劲的，相当于你凭空造出来一个体系，这个体系要自洽，总会有一些细心的人，我只要给你找一些漏洞，你发现你就要去补它。
曹则贤：《三体》那么多内容，涉及那么多人和事，圆不上太正常了。大家注意到一个问题，罗辑为什么被选为面壁人，而且同时他是被三体世界关注的，你发现他到老也没有回答这个问题。另外大家可能注意到三个面壁人都有被三体组织指定的破壁人，罗辑是面壁人又是自己的破壁人，你们大家看懂这个没有，什么叫做面壁人是自己的破壁人。你们在数学物理上学过什么东西，学过复数，复数有共轭。从复数的角度看一个实数，我们说实数是它自己的共轭。量子力学讲算符，物理的算符要求转置共轭以后等于它自己。面壁人是他自己的破壁人，有点自共轭、自伴随的味道，他也没有解释这种安排到底是为了什么。我看到这种安排，我说作者真行，这种概念能用上。三个面壁人都有自己破壁人，而罗辑命中注定是自己的破壁人。你那么一个非常巧妙的安排到底想给读者传达什么，又没了。
赵榕：这跟比较典型网络小说作者经常犯的一个错误，挖了好多坑，留很多的伏笔吸引你看，有的坑填上有的坑忘了，有的比较负责任的说我这个小说快要写完了，我最近的工作是找前面的坑，希望在结束之前把这些坑都给填上，然后给大家一个交代。
学生：就是罗辑在第二册开始的时候和叶文洁在杨冬墓前有一次短暂对话，那时候最开始两颗质子已经到地球了。那个时候最开始三体舰队已经通过质子知道叶文洁和罗辑这个人有过一段对话，然后叶文洁把还没有成型的黑森的这种思想告诉罗辑之后，也是因为这样所以三体一帮人才关注罗辑，之所以罗辑是自己的破壁人，因为三体想知道罗辑这个人，三体和地球文明一块毁灭通过黑森自己抉择毁灭，还是自己保守秘密就这样死掉了，然后三体建立，这种逻辑在里面他说罗辑是我自己的破壁人，如果罗辑不说这个黑森体系存在的话他就是破壁人，如果他说了他就是面壁人，这样一个关系。这个消息只有伊文斯知道，但是伊文斯第一部里面被杀掉了，所以人类社会并不知道这样子的。
赵洋：有成为三体学家的潜力。
赵榕：三体这本书好就好在作为学生，作为搞科普，作为搞物理做科学的，科学与研究的不同方面都能从中获得一些启发。说到面壁人既是面壁人又是破壁人，还有一些比如说纳米技术，纳米技术大概是十年前这个概念，我说在国内特别火十年前突然毛出来，卖什么的东西都说我是纳米技术纳米材料纳米处理。你要说纳米材料徽墨安徽的徽墨实际上可以称之为纳米材料，因为颗粒足够小，所以吸附力强，用徽墨写的字经过这么多年还是这样，纳米技术咱们现在讲也是这里面提的，曹老师也接触过，纳米技术咱们往神奇角度想，它能神奇到什么程度？
曹则贤：纳米材料，关切材料的典型尺度，到10纳米或者100纳米以下材料会表现出新的依赖于尺寸的性质，问题出在哪？古人早就注意到，你把材料尺度变得越来越小的时候，到某种程度它性质变了。过去西方教堂都是贴金箔，金子是金黄色，但是你把金子砸得特别薄它的颜色往红色方向移动。为什么呢？因为金子被砸到是由很小颗粒的时候，性质变了。当物质小到差不多纳米级的时候，它的性质和大块性质不一样，不仅不一样，而且是对尺寸特别的敏感。
考察一下铁块。尺度10个厘米和5厘米的两块性质完全一样，可是当它小到纳米尺度，5纳米的和10个纳米的完全不一样。你把硫化镉敲碎成纳米粉沫，不同颗粒它的颜色是不一样的，你可以做成不同颜色的水溶液。在《三体》里面把伊文斯干掉，用很细的一根碳纳米管，其实问题不是那么简单。
赵榕：用的是足够细的一条线。
曹则贤：那个跟纳米无关，是关于材料强度的非常关键的问题。大块物体它的性能达不到理想的性能。假如说有一块铜，假设其中原子严格有序排列，那个强度比你买的那块铜强度大得多。什么使它强度差了，就是里面有各种缺陷。就像有一支部队，你让他去打仗的时候，总有掉队，拉稀，开小差。材料里面出现缺陷，使得这样一个材料性能比理想材料性能差很多。你怎么解决这个问题？我们人类很聪明。喜欢打羽毛球的人会注意到，羽毛球拍子用碳纤维丝或玻璃纤维丝做成的。先把材料做成这么长的足够细的丝，，如果它有缺陷，它断了我不用就是，但是只要我能做出这么长的丝，足够细，它的强度就够高。所以先做成细丝然后拧成股做羽毛球拍你会发现很结实。你做几十米长的纳米线保持不断，理论上那样的碳纳米线可以从钢中切过去。你注意到没有，要把中间的大船给切了而有要在两面柱子能绑住，作者是花了点心思想把它说圆的。

“与专家面对面”活动现场

赵榕：我们两位老师聊这些，还有同学有什么想问的吗，里面有没有一些什么想问两位老师的。
提问：请老师说一下超距作用是怎么回事？
曹则贤：它实际上是汉语的翻译，原文是action at distance，什么意思？就是说我们这种东西和这种东西之间相互作用，有相互作用，相互作用就在这，不考虑转播的时间。牛顿力学大家都学过，我们说这是一个太阳这是一个地球，相互之间有万有引力，他没有说万有引力从这发出来要多长时间，我们不操这个心，就叫做action at distance。电磁学一开始也是不操这个心的，法拉利开始研究电磁现象，库仑总结出电荷动力，只有距离不考虑时间。等到电磁学有了麦斯方程组，波动方程说电磁现象能产生电磁波，而电磁波方程里面有速度的因素，认为电磁波是光，你描述一个电荷与另外一个电荷相互之间的作用势，这个电荷的位置改变影响到了另一个电荷是需要时间的。电动力学中，加入时间考虑的是延迟势，那个作用需要时间。超距作用简单来说该是相互作用不考虑时间。
提问：其实应该有时间的因素在里面。
曹则贤：实际上有的，你学电动力学必须这样处理。前几天我们专门讨论这个问题，凭什么认为一定有引力波。当我们说水波的时候，人类先看见水波，大手放在水面上一抖看见水面上有波了。我们认为有波，然后对这个东西的弹性力学研究给出一个方程叫做波动方程，相当于说我有波，也有波动方程。到了电磁学，一开始是研究摩擦生电，研究磁铁吸碎铁屑等等，总结出了几个感应定理，把它们凑成一个方程组，这个方程组可以改写成波动方程。到了1887年一个叫赫兹的人实验上发现确实有东西从电路里飞出来了，从而证实了电磁波的存在。大家注意电磁波是先由别的现象研究得到了波动方程，从方程我看出波的存在了。
赵榕：然后再针对性的去找。
曹则贤：对，后来我们有了电报，有了无线发射机等等。原先有一个方程，后来有人捣腾出了电磁波这种东西，那我真信了。引力波就麻烦了，引力波在哪里我不知道。我是外行，我仅仅从对物理学本身有严格性要求或者唯美要求来说，当有人跟我谈引力波的时候，他怎么也应该告诉我引力波的波动方程在哪。
赵榕：否则我找都无从找起。
曹则贤：对，前两天其实我们注意到这个问题，就是电磁波的方程它和别的性质不一样，我们注意电磁学有微分形式和积分形式，电磁学是可以有局域的东西，而引力我们从来只有爱因斯坦的场方程，现在我甚至不知道提出引力波概念的是谁尽管引力波探测很热闹。
赵榕：没有任何一个指引方向。
曹则贤：那个波如果有的话，波长是多少，和别的东西怎么相互作用，许多人含含糊糊的，2013年有报道说在南美的国际天文观测站测到了大爆炸残余的引力波B模（具体的我不懂），一下子轰动的不得了，说这是一个新时代的重要发展，说是诺贝尔奖级的工作，过两天就不了了之了。
赵榕：我后来突然想到刘慈欣实际上有一次做报告的时候他提到这样一个概念，咱们现在把钱花在环保上面没有必要，他说咱们应该大力去开发航天技术，因为你从咱们站在地球上看是一个非常珍贵的家园，但是你在太空中看，你稍微离得远一点，这个地球就是宇宙中的沙粒，与其说我花钱把咱们狗窝收拾的特别干净利落，还不如说我造辆车，我这边祸害的差不多了，我再到别的地方再找新的资源或者是说一个家园。像你觉得这个科技是什么类型的。
赵洋：他笔下的主要人物都是科技乐观主观主义者，认为科技可以解决人类当中一切的问题，哪怕有新问题你可以用更高明的技术来解决它，这是一个基调。
刘慈欣说“一个地球和十万个地球”，“一个地球”是指我们应该好好在这个地球上安居乐业，安贫乐道，就是地球的资源加上太阳给我们的能源，我们也不飞出去了，也不想去外面。“十万个地球”是指，如果我们把大航海时代精神拿出来，合理分出一部分资源出来探索星空，甚至将来有可能移居外星做准备，我们会发现可能有十万或者更多的宜居星球，等待我们去探索乃至移民。大刘并不是说环保一无是处，尽管三体里面有激烈的环保主义者，但那是为情节服务的，他自己并不反对环保。对内向型文明和外向型文明的问题，我个人这样看的，目前看来人类技术水平一二百年内移民外星，哪怕小范围的移民也不容易的，载人航天发展到现在，也不到一千个人上太空去，还是这么多大国和跨国组织砸钱举国之力上去的，在基本的科学没有大的突破之前，比较难用化学能或者核能也好，送到外星。比较难并不代表我们不应再研究这个事情，但凡有一丝希望我们拿出一部分资源和精力研究这个东西，而且很可能在过程中有一些有益的副产品。
曹则贤：我的观点不太一致，这里面涉及尺度的问题。我们谈保护环境也好，或者在地球上怎么生活也好，这个典型尺度是我们人的尺度，我们能运动范围往大了说也就是地球表面这么大的地方，生命也就是百年。你到别的地方星际移民，你要解决的问题就是宇宙尺度的问题，这相对于人这种生物实在太大了。不是说你有没有这样的技术，刘慈欣的小说里面不断地把星际航行速度往前推，跑了的“蓝色星舰”有自支持的生命系统，怎么个自支持生命系统，你能去哪儿了？我们虽然走不了那么远，但是天文探测让我们看得足够远了。先不说哪天能找到一个类地行星，至少我们能够探测的距离里面没有说哪颗星球是类地行星。也许有一天终于找到一个，这个中间的距离也是生命无法跨越的。
赵榕：可能一代人了。
曹则贤：不是一代人，哪一代人也没用。生命的典型时间，我们乐观地说能活150岁，但这两个星球相距五万光年，你用光速走还要走五万年，差好几个数量级的事情。
赵洋：世代飞船，一代一代在船上繁衍。有一个流派的小说专门写这个，写这个世代飞船的人繁衍多少代以后忘记了自己的使命，以为飞船就是整个世界。
曹则贤：假如你能从这个星球到几万光年的星球的路途上支持体系世世代代交替活下去的话，去那里干吗？我在地球上盖一个生存小环境好了。
提问：我对《三体》里面最感兴趣的他提出的黑暗森林法则，他既然说宇宙的社会学，这种宇宙社会学对于我们现在地球社会学研究有什么启示？
曹则贤：这个不是启示问题，纯粹是来自于我们人类自己生活体验，就是我们这个地球表面上的生存法则。
赵榕：咱们人深层次的一些思维方式，比如说赤裸裸为了生存而做出的一切正常的选择。
赵洋：你看西方的政治哲学，有一个霍布斯的人写了一本书，叫做《利维坦》，它里面有两个重要的观念，第一个观念从世界本源的角度来讲，物质都是由粒子构成都是有限的，不能生也不能灭。第二个说个体的人之间和作为群体的人之间就得要争夺有限的资源，这跟所谓宇宙社会学是一样的。第一个是文明一定要发展自身作为第一要务，第二个物质有限，然后大家要抢夺这个物质。
赵榕：完全是我们地球人的思维。
曹则贤：这个不需要到人的层面。
赵榕：一个生物体为了延续自己种族一个必然的。
曹则贤：摄取能量和物质。因为生命是非平衡态的体系，要不断摄取物质才能生存下去，生命的发生就是一个奇迹，作为发生奇迹的惯性来说它希望延续下去。有一本书叫《自私的基因》，告诉我们从基因层面上注定生命就是自私的。尤其对于男孩子来说，将来你们一定要注意，当你们谈恋爱的时候会发现女性很势利，这让你觉得很恼火。其实有一天你终于会明白，几乎所有的生命体系要关注两件事，第一要有食物，第二别被别的动物当成食物。你会发现在动物界里面当一个雌性动物怀孕的时候，它成为别的动物食物的可能性更高，所以说当她选择配偶的时候，她会在意第一保证有食物，第二要保证安全。雌性动物势利是天经地义的，这跟人性没有关系。
赵榕：咱们说的狠一点，所有看上去利他的行为，实际上深层次都是利己的。
曹则贤：你说的太对的，实际上是一种策略，或者说所有排斥相互作用的体系它也会有自组织。所有利他行为骨子里面都是源自利己行为。举个例子，假如说一个连队的士兵上战场去打仗，每一个人都想活下来，这不丢人。可是如果你上战场因为想活下来，上去后找快石头后面猫在那里了，一个连都在那猫着呢，这场战斗你输定了，所有人都会被俘虏了或者枪杀了。但是如果我们都有强烈的求生希望，我们都是聪明的强烈利己主义者，这时候你会发展出一种利他主义哲学，任何人都会勇往直前，任何一个人看到战友曝露在敌人枪口的时候，都会掩护他，玩命地掩护他，当然你曝露在敌人的枪口下的时候，你的战友也会玩命地掩护你，这样的话说不定一场战斗下来我们70%会活下来。
赵洋：种族的基因。
曹则贤：为了一个群体一个种族传承下去，我们不仅是发展出利他主义者，甚至一种自觉的牺牲精神。
赵洋：作为文化固定下来。
曹则贤：不是文化，它甚至是本能。比方说食物特别缺乏的时候，老人把存活的机会自动让给年轻人，那是真正骨子里本能的东西；反过来，一窝里的两只小鸟，当食物不足的时候强壮的小鸟会把弱的小鸟挤掉到地下摔死，这也是种群延续的策略。这种恶和这种善，本质上是一致的。
赵洋：在《三体》的最后，宇宙又要收缩，所有偷的质量全给我换回来，那时候所有黑暗森林中的猎人都看到了这个通知，大家还是不还？如果人人都还了我们还能继续生存。如果几个人不还，少一些物质，有可能这个宇宙永远膨胀下去，任何文明都无法活下去。这个情节也很意思的。
赵榕：最后也没有给出答案，只是把这个放在那。
曹则贤：刘慈欣的这个小说确实有很多科学的东西，但从一开始我就觉得主旨不在科幻，而是在写人性。
赵榕：真正好的科幻小说就是人性。
提问：在第三部里面他提出一个概念降低真空光速，它是太阳系让光速降低到第三宇宙速度，出不去太阳系形成光障，这种情况下人类技术水平能不能做到？真正物理学背景下这个能不能形成现实？
赵榕：这个当时有一次我跟刘慈欣做活动的时候，我问的他，包括肥皂泡我都问了，他说我就是设定的场景。
曹则贤：真空中把光速降下来，物理上没有道理。但是用物质囚禁光子，把光速度降下来已经实现了，现在利用诱导透明好像是把光速降到了每秒17米。真空没有其他物质，没有其他物质怎么去影响光速。
提问：人类这个文明和地外文明真正接触的时候，是不是体现高低界限，在描写一个天平，三体第一舰队里面描写云天平，在三体舰队背景下描写三体舰队发动机，那些管道有非常高的复杂性，整个第三部涉及到外星文明很多，后面歌者文明，它也提到高智能和低智能的概念，人类真正接触到外星文明是不是有一种界限鉴别哪一种文明是高智能的，哪一种是低智能的，真正这种智慧有一个区分，怎么提高整个宇宙文明高智能。
赵榕：实际上咱们老说智商或者是智力，咱们交流你跟一个智商70的人，你跟他说话费劲，你跟智商130、150的人说话，这个也挺费劲，你跟智商是500和1000的人，你觉得跟他有交流的可能吗，根本没有了。你的话题咱们找一个基本上地球智商同一个数量级还能交流起来，无论比咱们低得多咱们也看不明白，比咱们高得多的想象不出他们在干什么。
赵洋：蚂蚁和白蚁之间有可能交流，但是人和白蚁交流就比较困难了，它这么爬是为什么，普通人难以交流的。
赵榕：换一个角度如果蚂蚁看人。
赵洋：恐怕更匪夷所思了。
赵榕：在小说第二部刚一开始写的一只蚂蚁在墓碑上，上上下下的……
曹则贤：上上下下是墓碑上刻的字，这个说的文明差别太大，你看一本小说叫做《百年孤独》，当年西班牙人属于高度文明，到南美洲的时候，你知道他们把一个村庄的人吓得要死用的是什么吗？就是一块磁铁。骑在马上拉着一块磁铁，这块磁铁把小铁钉、小铁桶吸过去以后，这一个村的人就被吓坏了，这是什么神奇的力量？还用地外文明吗，地上的两个文明就足以造成文明灭绝级别的差异。你知道当年我们小时候在农村，有一天外面送来一批上海知青，满口上海话的上海小姑娘， 对于我来说就是地外文明。
提问：我感觉他一直在想他一直自己思考一个问题大自然真的是自然吗？最开始曹教授讲地球存在以及我们文明存在有这么多的巧合，但凡宇宙最开始不管大爆炸是不是正确，哪怕出现一点点偏差，就是碳氢氧哪怕元素有一点点偏差，整个温度体系一点点偏差我们现在都不存在了，为什么这些全部集中起来，这种东西并不是很自然，多少有一点不是特别自然的地方，不知道曹教授对这种东西有没有思考？
曹则贤：我相信它是自然的。在这样一个体系里你认为它有很多巧合，你从外面另加一个因素解释这些巧合，不过会使这个巧合的解释显得更麻烦。当然许多人会把那么多的巧合归结为上帝。刚才我提到我们地球正好有水的三相形态，行星的轨道都是椭圆的但地球的轨道就是圆的。其实其他的巧合因素多得很。比方说水密度在4度时最大，水结冰变轻，这样结冰后浮在水面，冬天河面结冰的时候，河底瘀泥的温度始终四到八度，这样的话小鱼小虾可以在里面过冬。如果反过来冰比水轻，结冰会把一条河从底到上全冻死了，一个冬天以后，河里什么都没有了。水表现的热缩冷胀性质，除了水还有哪些物质？
提问：氨水。
曹则贤：氨水不是。剩下还有钨酸锆、三氯化钪，很稀罕。可你知道世界有多少种物质吗？这是一个。波长400纳米的光，一个光子的能量约为3.5eV，足以打破我们皮肤中化学键。你到深圳海滩，夏威夷，你感觉太阳光往衣服里钻，火辣辣疼，那是因为皮肤里的化学键被它打断了。 幸好太阳光谱在紫外光出强度迅速下降，到320纳米左右就没了。使得生命在地球上出现的因素，说是奇迹或者巧合都行，多得是。
赵榕：咱们看结果。
曹则贤：如果我们仅仅看这到种巧合，天上有俩上帝都不够解释的。但是反过来，如果因为这种种巧合，就认为大自然不是自然的，就像宗教人士非要引入一个上帝因素，你不知道这个世界存在上帝会让一切更不自然吗？引入一个上帝并不会解决你关于自然界的问题。
赵榕：相当于引入一个科幻小说家给你构造了这么一个东西。我们还有一些问题可以活动结束以后问咱们两位老师，时间有限，我们再次以热烈掌声感谢我们两位老师带来精彩的报告，谢谢大家！我们今天活动到此结束，咱们下周继续。

转自：http://tech.qq.com/a/20151216/022614.htm

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