HORIZON 识界

如何向朋友证明你读了《三体》（内容摘自李淼《<三体>中的物理学》一书）

2016年，电影《三体Ⅰ 》将上映

1、宇宙的边界

银河系有多大？银河系不是整个宇宙，这个事实直到20世纪30年代才被发现。在银河系中，存在着2000亿～3000亿颗恒星。银河系像一个银盘，最大直径有10万光年。银河系的中心厚度有1.2万光年。我们的太阳系位于银河系的一个小悬臂猎户臂上，从太阳到银心的距离有2.6万光年。

美国1977年发射“旅行者一号”飞船，以超过宇宙第三速度（16.7千米每秒）的速度航行了35年后，仍未离开太阳系。我们对这一点不会感到惊讶，因为它才飞了150亿千米，只有100多个天文单位而已。

《三体Ⅱ》中提到柯伊伯带，这是“旅行者一号”到地球距离的中间点。奥尔特星云在《三体》三部曲中不断地出现，这是作者设定的太阳系的边界。

2、智子能低维展开吗？

《三体Ⅰ》一书中，“智子”是较为精彩的一章。三体人在三体星空上建了一个圆环，这个圆环是一台粒子加速器，它的目的就是将一个微观粒子——质子，造成一台超级智能计算机。他们的目的是将智子展开成两维的物体。

毫无疑问，这个幻想建立在弦论的基础之上。在弦论中，空间是九维的，所以九维膜的空间维度最高，它充满了空间。刘慈欣将质子想象成九维膜了，这个设定遇到了两个困难。

第一：质子在膜理论中不是九维的。质子是由三个夸克构成，质子的空间维度就是夸克的空间维度。夸克在膜理论中有多少维？这依赖于在我们的宇宙中，基本粒子到底是零维的粒子，还是一维的弦。这两种可能都有，所以，在膜理论中，质子最多是一维的。

智子低维展开的第二个困难，即假设质子可以是九维的，或者换一个角度，不用质子我们假设三体人真的可以制造出一个九维膜，那么，一个九维膜在我们的世界会怎么样？最极端的可能是他它的七个维度充满了七个微观空间，另外两个维度在我们的三维宏观世界中展开。物理学家已经证明，这种二维展开是不稳定的，也就是说，不可能长时间存在，很快会衰变成更低维的物体。

智子在将来变为现实的可能性虽然不能排除，但目前还属于纯科幻。

3、活人传输能否实现

一个宏观物体的原子或分子数目是以阿伏伽德罗常数度量的，这个数字是6.022×1023。根据定义，如果我们考虑碳12这种元素，12克的碳元素中就含有这么多原子，一个大脑的重量1400克左右，转换成碳12，就有约7.026×1025个原子。简单地说，我们需要同样数目的比特来记录大脑和另一个同样大系统的纠缠结果。

未来能否实现这一点呢？只有当量子计算机实现的时候才有可能。那时一个宏观的量子计算机中的每个原子都可以当成一个比特来用。在记录这个测量结果之后，量子计算机中就将这个庞大的信息发送到远方，在远处的另一个人或另一个机器记录下来这个庞大的信息，再利用这个信息将手中的一个大脑转换成原来的大脑。这样，一个大脑就被传送到远方了。记录这样庞大比特的信息以及解读它，没有量子计算机是不可能的。

1998年，贝内特等人的量子通信方案在实验中第一次实现，十几年过去了，没有代替的新方案出现，更没有利用量子纠缠实现瞬时通信的方案。