12月3号,也就是今天,国产科幻动画《三体》本应该要开播。可惜好事多磨,昨天传来了动画暂缓播出的消息。不过,作为《三体》和动画制作方艺画开天的一位粉丝,我觉得是时候写点什么纪念一下科幻史上这辉煌灿烂的一笔。
遥想四年前我读完《三体》的那个夏天,那时我还是头发茂密的物理系大一本科生。我第一次感受到科幻不仅能对技术做出展望,还能引发对外星文明、宇宙社会、甚至回归到人性自身的探讨。这次我们先不聊太空电梯、超强度纳米线、智子、引力波通讯、费米悖论、降维打击等天马行空的东西(也许播出后结合剧情一起写写),就先聊聊《三体》的基础背景设定,也就是在三星系统。
《三体》假设在距离地球4.3光年的半人马座三星系统中,存在一种外星文明。现实中,这个三星系统是真实存在的。目前的观测结果表明,半人马座α星是质量为的黄绿主序星,表面温度;半人马座β星是的橙色主序星,表面温度;比邻星是的红矮星,表面温度,它距离前两颗恒星有0.2光年,相当于太阳到奥尔特云的距离。所以目前的状态是,比邻星远远地望着α和β缠缠绵绵。
2016年,人们发现比邻星具有一个位于宜居带的行星——Proxima Centauri b。它距离比邻星0.05个天文单位,质量至少为地球的1.07倍,半径约为地球的1.3倍,公转周期11.2个地球日。据估算,它的平均表面温度为-39℃。如果大气中存在一些温室气体,还是有可能存在碳基生命的。
但我得吐槽一句,半人马座三星系统位于南半球天区,赤纬61°~63°S,而红岸基地位于43°N以北的大兴安岭,所以这三颗星全天都在红岸基地的地平线之下。只有27°N以南的华南地区,才有可能直接收到三体文明的信号。
说回正题,因为这三颗恒星目前可以看成一颗小红星远远地绕着双星系统转,所以万幸在接下来的百万年间,它们的轨道都比较稳定。但是!别看刚刚的示意图很有序,但这很可能就像天气预报那样不靠谱。而且,模拟时也会出现这种稳定之下暗流汹涌的结果。
原著中,三体的一轮文明设计了人阵列计算机来计算运行轨迹,结果计算出恒纪元后没几天就变成了乱纪元,最终导致了这轮文明的覆灭。我随手跑了个程序,感觉当时的轨迹应该是类似这样的。横纵轴单位为A.U.,本次乱纪元持续约9个世纪。
不过,三体问题也可以有稳定的周期解。最有代表性的就是欧拉-拉格朗日族、8字族和布鲁克-赫农族这三族解。
2013年,塞尔维亚贝尔格莱德物理研究所的Milovan?uvakov和VeljkoDmitra?inovi?,利用计算机,成功地找到了13族新的三体问题的周期性特殊解。2015年,AnaHudomal用同样的方法新发现了14族解。2017年,上海交通大学的廖世俊教授利用天河二号超级计算机,新发现了669个周期解。从这里开始解的发现就不再按族算了,而是按个。
2021年,他们又基于机器学习搞出了135445个解,而且称数值精度比普朗克尺度还小。
再复习一遍五个拉格朗日点和相应的势能面,因为有意思的部分马上要来了。拉格朗日点理论上只是一个没有大小的点,但它对于航天探测有重大意义,因为航天器可以稳定地悬停在它周围的晕轮轨道上。1978年,人们将国际彗星探测器发往日地点,开启了对拉格朗日点的第一次应用。尽管它在2014年9月16日失联,但在这36年1个月3天中,它都恪尽职守地保持在点附近的晕轮轨道上。
例如鹊桥号通信中继卫星就放置在地月系统的拉格朗日点附近,为嫦娥四号在月背软着陆提供稳定的地月通讯信号转播服务。希望三体人的智子在扫描这篇文章时,能收获一些延长恒纪元的灵感,愿三体文明和地球文明和谐共存。