《三体》中的物理学

探索神一样的宇宙文明 ——读李淼《三体中的物理学》     写科普作品的科学家首推霍金，其《时间简史》、《果壳中的的宇宙》和《大设计》等书风靡全球，霍金以通俗易懂的语言向大众介绍广义相对论、黑洞、引力波等概念，使神秘高深的宇宙物理学走出象牙塔，起到了人类新启蒙的作用。霍金生前未获诺贝尔奖，这是科学界的一大遗憾！     中山大学李淼教授作为理论物理学家，研究方向是弦理论，这是物理学最前沿的理论，具有强烈的未来物理学色彩。李淼教授走上霍金式的科普之路，与一个人、一本书有关，这就是刘慈欣和他的科幻小说《三体》。     尽管国内理论物理学研究总体上与世界有差距，但在科幻文学界无疑是走在世界前列的，因为十多年前中国出现了世界一流的科幻巨著《三体》，该书2015年在美国获得世界科幻小说最高荣誉——雨果奖。李淼写道：“刘慈欣的《三体》三部曲是迄今在中国出版的影响最大的华语科幻小说。其魅力主要来自作者宏大的想象力、难以预测的情节以及幻想主题。这部小说真正的目的是探索文明与文明之间的关系，文明将如何延续，以及智慧在宇宙中的位置。”这些内容都涉及人类的一些终极问题：宇宙如何发展？宇宙在智慧的影响下如何发展？时空可变吗？文明的归宿是什么？     2019年，根据刘慈欣短篇小说改编的电影《流浪地球》公映，迎来了中国科幻电影元年，此后大刘和《三体》的粉丝倍增，以年轻人居多，丝毫不亚于那些歌星影星。 有人说李淼写作此书是在蹭《三体》的热度，我并不赞同此种说法。相反，这是真正的科学家写的科普书，难能可贵。     对于《三体》迷而言，本书无疑是一部难得的参考书，我与大多数人都是冲着《三体》来读本书的，他以科学家的眼光，将《三体》中的科幻内容作为引子和起点，以妙趣横生的笔触，描绘了一幅现代物理学和宇宙学的宏伟图景，揭开了大自然和宇宙的神奇面纱。本书与刘慈欣的《三体》琴瑟和鸣，互为印证，相映成趣，让人再次品尝了一场宇宙学盛宴，进一步激发大家对科学探索的兴趣和关注度，因此我们要感谢科学家李淼。     科学家涉足科普领域，就中国而言是一件紧迫而有意义的事情。或许是文理分科的教育环境所致，一些国内的科学家尽管埋头科研，严谨认真，勤奋努力，但总感觉过于专注本领域狭窄的专业，视野不够开阔，也缺少一种超越专业的哲学文化眼界和灵气，因此突破性的成果不多，对此刘慈欣深有感触。     国外许多知名科学家也是科普作家，除霍金之外，我读过格林的《宇宙的琴弦》，彭罗斯的《时空本性》，泰格马克《穿越平行宇宙》、加来道雄的《弦理论》，这些世界级的科学家不仅知识广博，而且文理俱佳，他们的科普作品像一盏盏明灯，点亮了年轻人探索宇宙奥秘的欲望，对于提高全社会科学素养，倡导科学精神，发挥了重要的启蒙作用。遗憾的是，目前国内还缺少这样的科学家，希望李淼教授开时代先河，成为这一领域的拓荒者！     李淼教授是完全有这个潜能的。作为一名物理学家，他因《三体》而涉足科普领域，他在这本书中表现出来的功力，对中国文化的广博知识，以及丰富的想象力，天马行空，汪洋恣肆的胸襟与情怀，加上幽默风趣的语言，与刘慈欣有许多相似之处，给人留下深刻印象。李淼教授说，他计划将他的余生重点投入研究人类是否拥有自由意志这个命题，如果能从现代物理学的角度解开人类自由意志之秘，那将是两千年来一件功德无量之事，期待李淼教授成功！     有人说物理学的尽头是哲学，科学的尽头是神学。保罗·戴维斯在《上帝与新物理学》中写道：“具有讽刺意味的是，一直走在各种学科之前的物理学现在正对精神越来越倾向于肯定；而生命科学则仍旧走在上一个世纪的物理学的路上，现在正试图完全取消精神。”《三体》中描绘的宇宙和未来世界场景，让人惊叹物质与精神的神奇融合，产生宇宙不可思议的“神一样的文明”，这就是《三体》的魅力所在。     据说霍金有一个关于科普书籍的定律：书中每多增加一个公式，读者就会减少一半。本书虽然公式不多，但确实有不少烧脑的硬核知识，让人似懂非懂，许多人因此中途弃读。从本书末尾越来越少的点评和留言来看，硬着头皮坚持读完本书的人真不多。因此，没有看过科幻小说《三体》、缺乏现代物理学背景或者对宇宙学不感兴趣的读者，建议还是别读本书，以免半途而废。     但是，刘慈欣的科幻小说《三体》被微信读书评为“神作”，那是一定要读甚至可以一读再读的！              （2021年4月1日）

用才情给科学代言——2022年第88本 权威物理学家和当红科幻作家的美妙碰撞，整书能品出英雄相惜的味道，但在科学层面却特别严谨精微，处处不让步。 是因为想给孩子讲故事，才接触到李淼老师的作品，偶然发现还有本与《三体》有关的，恰好刚读完《三体3》，趁热打铁，及时吸收。 从文学层面我认为《三体》有点烂尾（虽然它有点浪漫），意犹未尽之际，需要一本优秀的周边读物，填补虚空的结尾。权威的肯定，足以说明大刘的物理底子很厚，虽然有些是无法实现的，比如黑域，但大多数内容都是建立在科学之上的。文学本身就源于生活，高于生活，科幻文学也必然有些夸张的成分，它终究是本小说，我们大可不必吹毛求疵。 作者也很实在，实在到可爱兮兮的，书中援引大量的定理和公式，作者直接劝退：看不懂就直接略过，很少有作者这样规劝，“糟蹋”自己的劳动成果，没问题我遵命。 更难能可贵的是，一个科学家能够文笔特别流畅，可谓文武双全，而且笑呵呵的，一点不端着，平易近人的形象非常讨人喜欢，不像大刘总是那么严肃。作者在结语处也表明了自己的创作欲望，而且诞生了一部分短篇作品，非常期待长篇作品，届时我一定会斥重金买一册（套）。 后悔科幻题材读少了，建议宝爸宝妈们多给孩子买几本图书，哪怕很幼稚，在被动接受短视频平台冲击的环境下，缺少了主动阅读，会越来越失去想象力。关于青少年为什么要接触科幻作品，大刘说过这样一段话：“传统的阅读中，孩子们接触比较多的幻想文学应该是童话，但童话的幻想是注定要破灭的幻想，其实每个人的成长过程，就是童话破灭的过程，我们在成长的岁月中渐渐明白，动物不会说话，植物没有灵魂，石头和河流也不会有生命。但如果孩子们读过科幻，随着他们的成长，科学幻想不会破灭，反而变得越来越真实，随着时代的发展，这些想象变为现实的可能性也越来越大。比如凡尔纳的科幻小说，其中的幻想已经大多变为现实。所以，科幻小说会以与童话完全不同的方式，对孩子的未来产生更加深远的影响。” 童话会破灭，科幻不会破灭。昨天的新闻：“中国天眼”发现迄今宇宙最大原子气体结构，尺度比银河系大20倍。每一天都有或大或小的发现或者进展，我嫌命不够长，是该死的好奇心心有不甘，想看到更多的神奇，想体验更多的震撼，也想见证更多的权威为科幻注脚，其实就是在为科学负责，为未来负责。 ​

物理越来越像神的手笔，而我们的身体，情感和精神，正在被激素、神经电流等解释。 一直走在各种学科之前的物理学现在正对精神越来越倾向于肯定；而生命科学则仍旧走在上一个世纪的物理学的路上，现在正试图完全取消精神。 会不会就像《三体》所说的，物理规律并不是处女地，包括光速，世界维度，甚至数学都是神的文明操作的结果。 《三体》中涉及多个学科的课外知识，本书作者不仅讲了物理学，包括黑洞，引力波，大爆炸，物质结构，也讲了三体中宇宙社会学的知识。结合推荐序中的描述"他的知识面很广，特别是对文学和音乐都有广泛的涉猎，还是一位诗人，在微博上贴出了许多现代诗，那些诗精致而意境深远，读后回味无穷"，作者真是个有魅力的人，打破了我对物理学家的固有印象，在后记中说作者在写科幻作品，希望有一天能看到。 总体来说，能勾起读者兴趣，理论也应该是最新且正确的，但是看不大懂，每次看这本书就一直切屏deepseek。这本书有点像上课的记录，把知识讲的生动，让文笔简洁精炼还是需要努力的。

不可否认作者物理知识之渊博，但是文笔实在有较大的提升空间，学的好和会教还是有较大区别的，各种理论简单缝合了一下，该阐述的没阐述，论文也不像论文，开头的刘慈欣老师的序拉高了期待，还是刘老师谦卑，李淼老师对很多原著细节有点过于吹毛求疵了，例如三个卫星的名字和一起微波辐射都要说明是刘老师的重大错误，对于科幻小说来说有时候不能过于严谨，过于物理，读者理解起来门槛太高，有的地方要有充分想象力，有的地方可以继续传统时代的流行说法，这样便于故事展开。但挑着能看的地方还是有不少收获的。

具有讽刺意味的是，一直走在各种学科之前的物理学现在正对精神越来越倾向于肯定；而生命科学则仍旧走在上一个世纪的物理学的路上，现在正试图完全取消精神。

莫说我文科生，我在豆瓣短评看到工科生也抱怨难读，甚至有个物理系的，也…… 总之大家一起躺平，用森田疗法来鼓励自己好了[捂脸]（顺其自然，为所当为） 当然难读和难读肯定还是不一样的，我整明白的肯定没有人家多(而且豆瓣也有说浅显的orz )。只是体会到什么叫“进一寸有一寸欣喜”了，随便明白点儿那啥……钱德卡塞拉极限都特乐呵（虽然已经忘了[捂脸]）。 但仍然，看不懂也真遗憾。一开始不知深浅；后来，但凡“自旋”一词出没，我都心里咯噔：完犊子，又看不懂。（不过看不懂的多了，不差这些233） 最惊讶的是量子和宏观也有关系，巨大的星系都起源于宇宙之初的量子涨落。而且粒子与人的自由意志是一致的（虽然CK那个实验又看不懂……）。不过，我觉得基本粒子有自由意志实在太不可思议了，毕竟它们怎么可能有理性呢？就算不选前定之说，也可以是选随机吧。所以我觉得还是人和基本粒子一样没有自由意志比较合理。 最惊艳的是《二向箔和空间灾变》一章。李淼从水的相变讲到空间的相变，以沸腾气泡的膨胀为喻，讲解空间降维。 《死神永生》中，因为从人的视角来写太阳系降维，感受是压抑和绝望。这里从旁观者视角来看，精妙又震撼。 其中对“无”的气泡的描写，对空间的诠释（空间虽空，却允许物体存在），与《三体1》中“空不是无，空是一种存在”遥相呼应，更添一层美感。 书中还有许多美妙的比喻，我就不一一列举了。书虽艰深，李淼文笔其实不错。除了比喻，他还可以宏大（“光从银河系一端走到另一端的时候，非洲智人也从非洲走出，一直走到今天”），也会幽默（理论物理有何用？“可以解答你阅读《三体》的过程中遇到的疑惑”；姚海军：高大上也是一种风格）。 可惜电子书的排版实在不中，引用部分没有区分，指数上标凌乱……不过能看，问题不大（？）。 至于本书都讲了什么，借用一下科幻自嘲梗： 遇事不决，量子力学。 解释不通，穿越时空。 篇幅不够，平行宇宙。 不清不楚，致敬克苏鲁。 本书量子力学、穿越时空、平行宇宙都讲到了，还搞得吾辈不清不楚，大概能帮助上述卡文作者……吧。

霍金有一条关于科普书籍的定律。他说：书中每多增加一个公式，读者就会减少一半。作为同行，李淼博士用自己的实力，将霍金的定律修正为：书中每多增加一个公式，读者就会减少一半，除非这是一本关于《三体》的。 那么，在一位颇具学术声望的物理学家眼中，《三体》里的物理学究竟怎么样呢？李老师直截了当地说了三个字：有硬伤。尽管李老师在书的序言中，一再肯定他对刘慈欣本人及其小说的喜爱，但是李老师在书中对《三体》系列小说讨论，主要还是针对其存在的科学问题。其中包括：黑域的问题，智子的问题，水滴的问题，思想钢印的问题，高维空间的问题，曲率飞行的问题，降维打击的问题，引力波天线的问题，黑暗森林法则的问题等。可以说，《三体》中每一个让人惊叹的想象，在李老师看来，都有问题。以至于刘慈欣当着李老师的面说： 科幻小说不是面对科学家的，也不是面对高端读者群的，更不是写给同一个专业的科学家看的（见于书后附录）。 刘慈欣的这个表态，大概代表了很多国人对于科幻小说的认识。他们，包括科幻作家自己，都把科幻小说定位在了一个，经不起科学家审视的，面向非高端读者的层次上。如果从作者到读者已经达成了这样一个可悲的共识，那么科幻题材可能会涌现出高质量的作品呢？ 为什么大家会对科幻小说报以这样的态度呢？我觉得这是因为大家普遍觉得，科学，尤其是专业度极高的现代科学，离我们实在太遥远了。比如在李老师的这本书中主要涉及的两个现代物理学领域：相对论和量子力学，它们的共同特点是反直觉，不易理解。相对论主要讨论宇宙尺度的物理现象，而量子力学则聚焦在微观领域。上述领域的知识超出了日常生活的范围，无法通过人类自身的感觉器官去接触和了解，也无法作为经验来传播。科学面临的现状加上舆论和商业对科技的刻意渲染，导致了科学在大众心中愈来愈趋向神秘主义。但是，人的好奇心是需要得到满足的，既然大家谁都不懂什么是真正的科学，那么披上科学的外衣来讲一些通俗的故事，就成了一个不错的生意。讲故事的人和听故事的人彼此心知肚明，谁也不会去深究那件科学的外衣究竟是不是千疮百孔。这大概就是国内科幻小说界的现状。 这时候，《三体》火了，它是顶着科学的名义火的。由于书中夹杂着大量的专业术语和物理概念，有些读者一边喊着头痛烧脑，一边稀里糊涂地把一些无稽之谈认定为了科学事实。帮助这些读者厘清《三体》中科学的部分和幻想的部分大概是李老师动笔写作本书的初衷。但这绝不是专业人士对于科幻作者的“降维打击”，这是为人师者的使命感，也是一位科学家的古道热肠。因为李老师的文字中没有丝毫的讥讽，反而有着科学家与生俱来的天真。李老师写这本书，并不是要告诉读者刘慈欣是错的，他想告诉读者的是，为什么刘慈欣错了。科学家和普通人最大的区别就在于，普通人关心的是结果，科学家关心的原因。我想李老师一定希望他的读者在明白了《三体》中各种物理谬误之后，还能坚定地支持科幻小说的发展。 李老师的文笔是非常不错的。其实，在我的印象中，物理学家们的文笔都非常不错。他们的共同特点是，用词严谨、语言洗练。他们的文章，在阐述逻辑过程时有种酣畅淋漓的快感，在描述实验现象时又有一种明察秋毫的细致。然而，将科学语言翻译成自然语言是一件及其困难的事情。因为对于无法用生活经验类比的知识，自然语言显得过于苍白无力。面对这样的困难，李淼老师选择了将信息的可靠性放在第一位，不轻易向读者妥协地态度。在某些涉及严格论证的章节之前，他直接建议不感兴趣的读者略过。这样的写作态度，不可避免地带来了阅读的难度。他在《再版序》中说： 好科普的标准……首先，它必须有趣，有趣才能打动人心；……我的这本书没有做到这一点，还请读者谅解。 其实，李老师多虑了。因为不同读者的乐趣是不同的。有些人的乐趣在于放松和享受，也有人的乐趣在于挑战和征服。我相信捧起这本书的读者，都有挑战自我的觉悟。 最后，我特别想提一下李老师是怎么读文学书的。他说： 四年前我开始了小说阅读。在读了很多传统小说之后，我才想起要读科幻。 显然这是一种纯学者的读书态度，在李老师心目中，传统小说是基础课，科幻小说是专业课。尽管他可能对专业课更熟悉，但依然花了很大地力气夯实基础。目前有一种观点认为，不能用传统小说的标准去衡量科幻小说。我很想建议这一观点的支持者们读一读李老师的书，学一学李老师的治学态度。

这是近期啃的最费力的一本书了，但是很过瘾。          说实话，啃不动，太硬！不过懂不懂是一回事，好不好是另一回事。我觉得这本书最大的价值是和《三体》的联动，让科学有了流量，进入了大众视野。不知道有没有半途弃书的，估计不在少数，但还有如此多人坚持啃下来，这就证明科学在发挥魅力了。          《三体》拉高了我国科幻的水平，不光带动了科幻热，也带动了科普热，开始有越来越多的科幻、科普作品成长起来。科学家的加入，更是让这股热潮有了质量标准和保障。正想大刘说的，科学家开始变得可爱、亲近，开始变得有温度、有热度。这是好现象。          现代科学确实数学成分太高了，而且是高深的，非常人能轻易理解的，作者已经很努力用各种方式来诠释了。但很多理论、定理，离了数学语言真的很难描述，而这恰恰是我等凡人难以吃透的。吃不透没关系，总比非专业人士的假科普要好。建议喜欢科学还是要看科学家的科普，免得反而走偏。         不理解没关系，慢慢来！共勉！

不得不承认这书里的物理学科普基本上都没有看懂，只记住了四维空间对于生活在三维空间里的我们来讲就是灾难和等离子态其实就是由自由电子和一些失去电子的原子或分子组成的，其它嘛就是不明觉厉了，个人觉得作者文笔很好，但高等物理学对于我等大众来讲，还真不是一两句话就能说清楚的哩。 Anyway，用大刘自己的话来讲，在专业物理学家的眼里，他书中的很多设想漏洞百出，但要是能引起读者对物理学的兴趣，那也值啦。

这真是一本让人又爱又恨的科普书。 我想作为物理学家的李淼，在写这本书的时候，一定没有认真思考过这本书的目标读者的知识层次。一个正常人，只要大学不是学的物理学专业，所具有的物理学知识，都只停留在高中时代。而高中时代的物理学知识，还是18世纪经典物理学的牛顿体系，这就跟数学只学到四则运算差不多，对于日常生活是够了，但对于理解世界，还差了十万八千里。所以在读这本书的时候，我常常会有这种错觉：作者难道默认我们是他带的物理学研究生么？他信口说来的很多概念都默认我们已经知道或者了解，甚至有时候为了解释一个概念，反而引出更多新的概念，让读者陷入知识边界的不可控状态。 另外，作者对于现代物理学的两大分支——相对论和量子力学，普及的并不好。我在看不确定性原理的解释的时候，把我认为自己已经理解东西又彻底看懵了。在这里又强烈推荐两本科普书，汪诘的《时间的形状》和曹天元的《上帝掷骰子吗？》（我逢人就推荐），两本真正靠高中物理学知识就能看懂的科普书，而且达到对于阅读科幻文学中的相对论和量子力学设定，都能基本理解的状态（当然，也千万别认为看懂了这两本书就知道了这两门高深的知识）。 但让人爱的一方面，也是很明显的，就是作为一本科学家写的科普书，其专业性和严谨性是上面提到的专门的科普作家无法企及的。文中提到的现代物理学的很多理论和概念，也让我大开眼界，特别是宇宙学研究的前沿，标准粒子模型、暴涨理论、超弦理论、膜理论，还有对于自由意志的数学证明，虽然看的似懂非懂，但仍然觉得能从中窥得现代物理学之美，也不枉阅读时的挠头抓狂。