《三體》中的物理學

探索神一樣的宇宙文明 ——讀李淼《三體中的物理學》     寫科普作品的科學家首推霍金，其《時間簡史》、《果殼中的的宇宙》和《大設計》等書風靡全球，霍金以通俗易懂的語言向大衆介紹廣義相對論、黑洞、引力波等概念，使神祕高深的宇宙物理學走出象牙塔，起到了人類新啓蒙的作用。霍金生前未獲諾貝爾獎，這是科學界的一大遺憾！     中山大學李淼教授作爲理論物理學家，研究方向是弦理論，這是物理學最前沿的理論，具有強烈的未來物理學色彩。李淼教授走上霍金式的科普之路，與一個人、一本書有關，這就是劉慈欣和他的科幻小說《三體》。     儘管國內理論物理學研究總體上與世界有差距，但在科幻文學界無疑是走在世界前列的，因爲十多年前中國出現了世界一流的科幻鉅著《三體》，該書2015年在美國獲得世界科幻小說最高榮譽——雨果獎。李淼寫道：“劉慈欣的《三體》三部曲是迄今在中國出版的影響最大的華語科幻小說。其魅力主要來自作者宏大的想象力、難以預測的情節以及幻想主題。這部小說真正的目的是探索文明與文明之間的關係，文明將如何延續，以及智慧在宇宙中的位置。”這些內容都涉及人類的一些終極問題：宇宙如何發展？宇宙在智慧的影響下如何發展？時空可變嗎？文明的歸宿是什麼？     2019年，根據劉慈欣短篇小說改編的電影《流浪地球》公映，迎來了中國科幻電影元年，此後大劉和《三體》的粉絲倍增，以年輕人居多，絲毫不亞於那些歌星影星。 有人說李淼寫作此書是在蹭《三體》的熱度，我並不贊同此種說法。相反，這是真正的科學家寫的科普書，難能可貴。     對於《三體》迷而言，本書無疑是一部難得的參考書，我與大多數人都是衝着《三體》來讀本書的，他以科學家的眼光，將《三體》中的科幻內容作爲引子和起點，以妙趣橫生的筆觸，描繪了一幅現代物理學和宇宙學的宏偉圖景，揭開了大自然和宇宙的神奇面紗。本書與劉慈欣的《三體》琴瑟和鳴，互爲印證，相映成趣，讓人再次品嚐了一場宇宙學盛宴，進一步激發大家對科學探索的興趣和關注度，因此我們要感謝科學家李淼。     科學家涉足科普領域，就中國而言是一件緊迫而有意義的事情。或許是文理分科的教育環境所致，一些國內的科學家儘管埋頭科研，嚴謹認真，勤奮努力，但總感覺過於專注本領域狹窄的專業，視野不夠開闊，也缺少一種超越專業的哲學文化眼界和靈氣，因此突破性的成果不多，對此劉慈欣深有感觸。     國外許多知名科學家也是科普作家，除霍金之外，我讀過格林的《宇宙的琴絃》，彭羅斯的《時空本性》，泰格馬克《穿越平行宇宙》、加來道雄的《弦理論》，這些世界級的科學家不僅知識廣博，而且文理俱佳，他們的科普作品像一盞盞明燈，點亮了年輕人探索宇宙奧祕的慾望，對於提高全社會科學素養，倡導科學精神，發揮了重要的啓蒙作用。遺憾的是，目前國內還缺少這樣的科學家，希望李淼教授開時代先河，成爲這一領域的拓荒者！     李淼教授是完全有這個潛能的。作爲一名物理學家，他因《三體》而涉足科普領域，他在這本書中表現出來的功力，對中國文化的廣博知識，以及豐富的想象力，天馬行空，汪洋恣肆的胸襟與情懷，加上幽默風趣的語言，與劉慈欣有許多相似之處，給人留下深刻印象。李淼教授說，他計劃將他的餘生重點投入研究人類是否擁有自由意志這個命題，如果能從現代物理學的角度解開人類自由意志之祕，那將是兩千年來一件功德無量之事，期待李淼教授成功！     有人說物理學的盡頭是哲學，科學的盡頭是神學。保羅·戴維斯在《上帝與新物理學》中寫道：“具有諷刺意味的是，一直走在各種學科之前的物理學現在正對精神越來越傾向於肯定；而生命科學則仍舊走在上一個世紀的物理學的路上，現在正試圖完全取消精神。”《三體》中描繪的宇宙和未來世界場景，讓人驚歎物質與精神的神奇融合，產生宇宙不可思議的“神一樣的文明”，這就是《三體》的魅力所在。     據說霍金有一個關於科普書籍的定律：書中每多增加一個公式，讀者就會減少一半。本書雖然公式不多，但確實有不少燒腦的硬核知識，讓人似懂非懂，許多人因此中途棄讀。從本書末尾越來越少的點評和留言來看，硬着頭皮堅持讀完本書的人真不多。因此，沒有看過科幻小說《三體》、缺乏現代物理學背景或者對宇宙學不感興趣的讀者，建議還是別讀本書，以免半途而廢。     但是，劉慈欣的科幻小說《三體》被微信讀書評爲“神作”，那是一定要讀甚至可以一讀再讀的！              （2021年4月1日）

用才情給科學代言——2022年第88本 權威物理學家和當紅科幻作家的美妙碰撞，整書能品出英雄相惜的味道，但在科學層面卻特別嚴謹精微，處處不讓步。 是因爲想給孩子講故事，才接觸到李淼老師的作品，偶然發現還有本與《三體》有關的，恰好剛讀完《三體3》，趁熱打鐵，及時吸收。 從文學層面我認爲《三體》有點爛尾（雖然它有點浪漫），意猶未盡之際，需要一本優秀的周邊讀物，填補虛空的結尾。權威的肯定，足以說明大劉的物理底子很厚，雖然有些是無法實現的，比如黑域，但大多數內容都是建立在科學之上的。文學本身就源於生活，高於生活，科幻文學也必然有些誇張的成分，它終究是本小說，我們大可不必吹毛求疵。 作者也很實在，實在到可愛兮兮的，書中援引大量的定理和公式，作者直接勸退：看不懂就直接略過，很少有作者這樣規勸，“糟蹋”自己的勞動成果，沒問題我遵命。 更難能可貴的是，一個科學家能夠文筆特別流暢，可謂文武雙全，而且笑呵呵的，一點不端着，平易近人的形象非常討人喜歡，不像大劉總是那麼嚴肅。作者在結語處也表明了自己的創作慾望，而且誕生了一部分短篇作品，非常期待長篇作品，屆時我一定會斥重金買一冊（套）。 後悔科幻題材讀少了，建議寶爸寶媽們多給孩子買幾本圖書，哪怕很幼稚，在被動接受短視頻平臺衝擊的環境下，缺少了主動閱讀，會越來越失去想象力。關於青少年爲什麼要接觸科幻作品，大劉說過這樣一段話：“傳統的閱讀中，孩子們接觸比較多的幻想文學應該是童話，但童話的幻想是註定要破滅的幻想，其實每個人的成長過程，就是童話破滅的過程，我們在成長的歲月中漸漸明白，動物不會說話，植物沒有靈魂，石頭和河流也不會有生命。但如果孩子們讀過科幻，隨着他們的成長，科學幻想不會破滅，反而變得越來越真實，隨着時代的發展，這些想象變爲現實的可能性也越來越大。比如凡爾納的科幻小說，其中的幻想已經大多變爲現實。所以，科幻小說會以與童話完全不同的方式，對孩子的未來產生更加深遠的影響。” 童話會破滅，科幻不會破滅。昨天的新聞：“中國天眼”發現迄今宇宙最大原子氣體結構，尺度比銀河系大20倍。每一天都有或大或小的發現或者進展，我嫌命不夠長，是該死的好奇心心有不甘，想看到更多的神奇，想體驗更多的震撼，也想見證更多的權威爲科幻註腳，其實就是在爲科學負責，爲未來負責。 ​

物理越來越像神的手筆，而我們的身體，情感和精神，正在被激素、神經電流等解釋。 一直走在各種學科之前的物理學現在正對精神越來越傾向於肯定；而生命科學則仍舊走在上一個世紀的物理學的路上，現在正試圖完全取消精神。 會不會就像《三體》所說的，物理規律並不是處女地，包括光速，世界維度，甚至數學都是神的文明操作的結果。 《三體》中涉及多個學科的課外知識，本書作者不僅講了物理學，包括黑洞，引力波，大爆炸，物質結構，也講了三體中宇宙社會學的知識。結合推薦序中的描述"他的知識面很廣，特別是對文學和音樂都有廣泛的涉獵，還是一位詩人，在微博上貼出了許多現代詩，那些詩精緻而意境深遠，讀後回味無窮"，作者真是個有魅力的人，打破了我對物理學家的固有印象，在後記中說作者在寫科幻作品，希望有一天能看到。 總體來說，能勾起讀者興趣，理論也應該是最新且正確的，但是看不大懂，每次看這本書就一直切屏deepseek。這本書有點像上課的記錄，把知識講的生動，讓文筆簡潔精煉還是需要努力的。

不可否認作者物理知識之淵博，但是文筆實在有較大的提升空間，學的好和會教還是有較大區別的，各種理論簡單縫合了一下，該闡述的沒闡述，論文也不像論文，開頭的劉慈欣老師的序拉高了期待，還是劉老師謙卑，李淼老師對很多原著細節有點過於吹毛求疵了，例如三個衛星的名字和一起微波輻射都要說明是劉老師的重大錯誤，對於科幻小說來說有時候不能過於嚴謹，過於物理，讀者理解起來門檻太高，有的地方要有充分想象力，有的地方可以繼續傳統時代的流行說法，這樣便於故事展開。但挑着能看的地方還是有不少收穫的。

具有諷刺意味的是，一直走在各種學科之前的物理學現在正對精神越來越傾向於肯定；而生命科學則仍舊走在上一個世紀的物理學的路上，現在正試圖完全取消精神。

莫說我文科生，我在豆瓣短評看到工科生也抱怨難讀，甚至有個物理系的，也…… 總之大家一起躺平，用森田療法來鼓勵自己好了[捂臉]（順其自然，爲所當爲） 當然難讀和難讀肯定還是不一樣的，我整明白的肯定沒有人家多(而且豆瓣也有說淺顯的orz )。只是體會到什麼叫“進一寸有一寸欣喜”了，隨便明白點兒那啥……錢德卡塞拉極限都特樂呵（雖然已經忘了[捂臉]）。 但仍然，看不懂也真遺憾。一開始不知深淺；後來，但凡“自旋”一詞出沒，我都心裏咯噔：完犢子，又看不懂。（不過看不懂的多了，不差這些233） 最驚訝的是量子和宏觀也有關係，巨大的星系都起源於宇宙之初的量子漲落。而且粒子與人的自由意志是一致的（雖然CK那個實驗又看不懂……）。不過，我覺得基本粒子有自由意志實在太不可思議了，畢竟它們怎麼可能有理性呢？就算不選前定之說，也可以是選隨機吧。所以我覺得還是人和基本粒子一樣沒有自由意志比較合理。 最驚豔的是《二向箔和空間災變》一章。李淼從水的相變講到空間的相變，以沸騰氣泡的膨脹爲喻，講解空間降維。 《死神永生》中，因爲從人的視角來寫太陽系降維，感受是壓抑和絕望。這裏從旁觀者視角來看，精妙又震撼。 其中對“無”的氣泡的描寫，對空間的詮釋（空間雖空，卻允許物體存在），與《三體1》中“空不是無，空是一種存在”遙相呼應，更添一層美感。 書中還有許多美妙的比喻，我就不一一列舉了。書雖艱深，李淼文筆其實不錯。除了比喻，他還可以宏大（“光從銀河系一端走到另一端的時候，非洲智人也從非洲走出，一直走到今天”），也會幽默（理論物理有何用？“可以解答你閱讀《三體》的過程中遇到的疑惑”；姚海軍：高大上也是一種風格）。 可惜電子書的排版實在不中，引用部分沒有區分，指數上標凌亂……不過能看，問題不大（？）。 至於本書都講了什麼，借用一下科幻自嘲梗： 遇事不決，量子力學。 解釋不通，穿越時空。 篇幅不夠，平行宇宙。 不清不楚，致敬克蘇魯。 本書量子力學、穿越時空、平行宇宙都講到了，還搞得吾輩不清不楚，大概能幫助上述卡文作者……吧。

霍金有一條關於科普書籍的定律。他說：書中每多增加一個公式，讀者就會減少一半。作爲同行，李淼博士用自己的實力，將霍金的定律修正爲：書中每多增加一個公式，讀者就會減少一半，除非這是一本關於《三體》的。 那麼，在一位頗具學術聲望的物理學家眼中，《三體》裏的物理學究竟怎麼樣呢？李老師直截了當地說了三個字：有硬傷。儘管李老師在書的序言中，一再肯定他對劉慈欣本人及其小說的喜愛，但是李老師在書中對《三體》系列小說討論，主要還是針對其存在的科學問題。其中包括：黑域的問題，智子的問題，水滴的問題，思想鋼印的問題，高維空間的問題，曲率飛行的問題，降維打擊的問題，引力波天線的問題，黑暗森林法則的問題等。可以說，《三體》中每一個讓人驚歎的想象，在李老師看來，都有問題。以至於劉慈欣當着李老師的面說： 科幻小說不是面對科學家的，也不是面對高端讀者羣的，更不是寫給同一個專業的科學家看的（見於書後附錄）。 劉慈欣的這個表態，大概代表了很多國人對於科幻小說的認識。他們，包括科幻作家自己，都把科幻小說定位在了一個，經不起科學家審視的，面向非高端讀者的層次上。如果從作者到讀者已經達成了這樣一個可悲的共識，那麼科幻題材可能會湧現出高質量的作品呢？ 爲什麼大家會對科幻小說報以這樣的態度呢？我覺得這是因爲大家普遍覺得，科學，尤其是專業度極高的現代科學，離我們實在太遙遠了。比如在李老師的這本書中主要涉及的兩個現代物理學領域：相對論和量子力學，它們的共同特點是反直覺，不易理解。相對論主要討論宇宙尺度的物理現象，而量子力學則聚焦在微觀領域。上述領域的知識超出了日常生活的範圍，無法通過人類自身的感覺器官去接觸和了解，也無法作爲經驗來傳播。科學麪臨的現狀加上輿論和商業對科技的刻意渲染，導致了科學在大衆心中愈來愈趨向神祕主義。但是，人的好奇心是需要得到滿足的，既然大家誰都不懂什麼是真正的科學，那麼披上科學的外衣來講一些通俗的故事，就成了一個不錯的生意。講故事的人和聽故事的人彼此心知肚明，誰也不會去深究那件科學的外衣究竟是不是千瘡百孔。這大概就是國內科幻小說界的現狀。 這時候，《三體》火了，它是頂着科學的名義火的。由於書中夾雜着大量的專業術語和物理概念，有些讀者一邊喊着頭痛燒腦，一邊稀裏糊塗地把一些無稽之談認定爲了科學事實。幫助這些讀者釐清《三體》中科學的部分和幻想的部分大概是李老師動筆寫作本書的初衷。但這絕不是專業人士對於科幻作者的“降維打擊”，這是爲人師者的使命感，也是一位科學家的古道熱腸。因爲李老師的文字中沒有絲毫的譏諷，反而有着科學家與生俱來的天真。李老師寫這本書，並不是要告訴讀者劉慈欣是錯的，他想告訴讀者的是，爲什麼劉慈欣錯了。科學家和普通人最大的區別就在於，普通人關心的是結果，科學家關心的原因。我想李老師一定希望他的讀者在明白了《三體》中各種物理謬誤之後，還能堅定地支持科幻小說的發展。 李老師的文筆是非常不錯的。其實，在我的印象中，物理學家們的文筆都非常不錯。他們的共同特點是，用詞嚴謹、語言洗練。他們的文章，在闡述邏輯過程時有種酣暢淋漓的快感，在描述實驗現象時又有一種明察秋毫的細緻。然而，將科學語言翻譯成自然語言是一件及其困難的事情。因爲對於無法用生活經驗類比的知識，自然語言顯得過於蒼白無力。面對這樣的困難，李淼老師選擇了將信息的可靠性放在第一位，不輕易向讀者妥協地態度。在某些涉及嚴格論證的章節之前，他直接建議不感興趣的讀者略過。這樣的寫作態度，不可避免地帶來了閱讀的難度。他在《再版序》中說： 好科普的標準……首先，它必須有趣，有趣才能打動人心；……我的這本書沒有做到這一點，還請讀者諒解。 其實，李老師多慮了。因爲不同讀者的樂趣是不同的。有些人的樂趣在於放鬆和享受，也有人的樂趣在於挑戰和征服。我相信捧起這本書的讀者，都有挑戰自我的覺悟。 最後，我特別想提一下李老師是怎麼讀文學書的。他說： 四年前我開始了小說閱讀。在讀了很多傳統小說之後，我纔想起要讀科幻。 顯然這是一種純學者的讀書態度，在李老師心目中，傳統小說是基礎課，科幻小說是專業課。儘管他可能對專業課更熟悉，但依然花了很大地力氣夯實基礎。目前有一種觀點認爲，不能用傳統小說的標準去衡量科幻小說。我很想建議這一觀點的支持者們讀一讀李老師的書，學一學李老師的治學態度。

這是近期啃的最費力的一本書了，但是很過癮。          說實話，啃不動，太硬！不過懂不懂是一回事，好不好是另一回事。我覺得這本書最大的價值是和《三體》的聯動，讓科學有了流量，進入了大衆視野。不知道有沒有半途棄書的，估計不在少數，但還有如此多人堅持啃下來，這就證明科學在發揮魅力了。          《三體》拉高了我國科幻的水平，不光帶動了科幻熱，也帶動了科普熱，開始有越來越多的科幻、科普作品成長起來。科學家的加入，更是讓這股熱潮有了質量標準和保障。正想大劉說的，科學家開始變得可愛、親近，開始變得有溫度、有熱度。這是好現象。          現代科學確實數學成分太高了，而且是高深的，非常人能輕易理解的，作者已經很努力用各種方式來詮釋了。但很多理論、定理，離了數學語言真的很難描述，而這恰恰是我等凡人難以喫透的。喫不透沒關係，總比非專業人士的假科普要好。建議喜歡科學還是要看科學家的科普，免得反而走偏。         不理解沒關係，慢慢來！共勉！

不得不承認這書裏的物理學科普基本上都沒有看懂，只記住了四維空間對於生活在三維空間裏的我們來講就是災難和等離子態其實就是由自由電子和一些失去電子的原子或分子組成的，其它嘛就是不明覺厲了，個人覺得作者文筆很好，但高等物理學對於我等大衆來講，還真不是一兩句話就能說清楚的哩。 Anyway，用大劉自己的話來講，在專業物理學家的眼裏，他書中的很多設想漏洞百出，但要是能引起讀者對物理學的興趣，那也值啦。

這真是一本讓人又愛又恨的科普書。 我想作爲物理學家的李淼，在寫這本書的時候，一定沒有認真思考過這本書的目標讀者的知識層次。一個正常人，只要大學不是學的物理學專業，所具有的物理學知識，都只停留在高中時代。而高中時代的物理學知識，還是18世紀經典物理學的牛頓體系，這就跟數學只學到四則運算差不多，對於日常生活是夠了，但對於理解世界，還差了十萬八千里。所以在讀這本書的時候，我常常會有這種錯覺：作者難道默認我們是他帶的物理學研究生麼？他信口說來的很多概念都默認我們已經知道或者瞭解，甚至有時候爲了解釋一個概念，反而引出更多新的概念，讓讀者陷入知識邊界的不可控狀態。 另外，作者對於現代物理學的兩大分支——相對論和量子力學，普及的並不好。我在看不確定性原理的解釋的時候，把我認爲自己已經理解東西又徹底看懵了。在這裏又強烈推薦兩本科普書，汪詰的《時間的形狀》和曹天元的《上帝擲骰子嗎？》（我逢人就推薦），兩本真正靠高中物理學知識就能看懂的科普書，而且達到對於閱讀科幻文學中的相對論和量子力學設定，都能基本理解的狀態（當然，也千萬別認爲看懂了這兩本書就知道了這兩門高深的知識）。 但讓人愛的一方面，也是很明顯的，就是作爲一本科學家寫的科普書，其專業性和嚴謹性是上面提到的專門的科普作家無法企及的。文中提到的現代物理學的很多理論和概念，也讓我大開眼界，特別是宇宙學研究的前沿，標準粒子模型、暴漲理論、超弦理論、膜理論，還有對於自由意志的數學證明，雖然看的似懂非懂，但仍然覺得能從中窺得現代物理學之美，也不枉閱讀時的撓頭抓狂。