三体：森林之险

詹志飞

林修的父亲是著名的物理学家，是很多人的偶像，但是林修发现，父亲最近心情似乎很槽糕，总是会无缘无故地发脾气，母亲认为是工作压力太大导致的，因此决定全家到附近的山区进行短暂的放松旅行。

林修这天早上醒来发现父亲竟然是一晚没有睡觉，他拿了早餐递给父亲，父亲一脸疲惫，桌子前的全息仪上显示着三个圆球，旁边是密密麻麻的公式。

“爸爸，您是不是遇到了难题？” 林修懂事地说，“和我说说吧，虽然可能帮不上什么忙，但是找人倾诉一下可能会给您带来灵感。”

父亲有些愧疚地看着儿子，最近太沉浸在自己的工作中而忽视了家人的感受。他指了指那三个圆球道：“我在研究‘三体问题，就是这三个恒星运行的轨迹问题。”

林修有些纳闷，他学过万有引力定律，难道这么简单的问题会难倒博学的父亲？

“那我给你说说吧。”父亲边吃早餐边说。

三体问题

自从牛顿发现万有引力定律，人们就很容易计算出宇宙中两个天体在引力作用下的运动情况。牛顿在攻克二体问题后，立即着手研究三体问题，但出乎意料的是，看似只是简单地增加一个天体，他却计算到头痛欲裂也没能找到答案。

但是人类求知的欲望没有停止，在随后的200多年中，无数著名的数学大师们绞尽了脑汁也未能将三体问题攻克，以至于它成为历史上有名的难题。

19世纪，法国著名数学家庞加莱发现，三体问题无法解决的根源在于：在三体系统中，由于引力的互相干扰，某个天体的初始数据只要有很小的变动，可能就会导致后来的状况有极大的不同，计算结果也会出现无数不同的结果，这样得出的计算结果毫无意义。当时，庞加莱试图画出一些运动轨道，却发现那些图形复杂、混乱到根本无法画出的地步！

现在的科学终于明白，三体问题其实是一个典型的混沌系统，混沌系统会将初始条件的最细微差别无限放大，随着时间的推移，最开始的一点变化会使整个系统的运动完全不同，从而无法计算。就像那句描述混沌理论的名言：“一只巴西热带雨林中的蝴蝶扇动几下翅膀，可能在美国德克萨斯州引起一场龙卷风。”三体问题也是如此。

父亲吃过早餐去补觉了，林修一个人跑到外面的森林里散步，但是思维还完全沉浸在三体问题当中，原来看似简单的问题背后却是如此复杂。他想象着，如果三个太阳相互错乱运行，那该是多诡异的景象，那定是无法产生像地球这样有生命的星球吧。

林修家附近的这个山区比较偏僻，是很多户外爱好者喜欢来探险的地方。林修思绪一直游离在外，等感觉到脚下一阵越来越强的震动时，才恍然发现情况有些不对，周围的山体开始滑落，夹杂着树木和乱石，发出巨大的声响。林修明白这是最近的大雨导致了泥石流的发生，还好靠着以前学过的知识，他安全躲避了危险。

很快到了傍晚，他已经完全迷路了，手机也没了信号，随身的包里只带了些野餐的干粮，他并没有太慌张。此时，一个身影突然冲了过来，一把抢过他的背包就跑，林修拼命追上去，眼看就要被甩开，那个人突然踩到了一根枯枝，摔倒在地，昏了过去。

林修发现他是一个年纪不大的少年，应该是来探险的，他的脚似乎骨折了，一片淤青。

“有人吗？”他大喊，现在已经是晚上，周围一片漆黑，只有淡淡的月光。

这时眼前突然出现一个奇怪的圆球，这个圆球有着光滑的轮廓，上面显示出一行字。

“不要大喊，不要大喊，不要大喊！”

“你是谁？”林修有些愕然。

“我是三体人。”

圆球上面的字变化着：“我是生活在三个太阳的星系里的文明，你可以叫我小智。”

“难道你们三体人都长这样？”林修更加惊愕。

“不是，这只是我们的一个智能终端，它是由一个质子构成的。”

“这怎么可能？”林修怀疑自己出现了幻觉。

“因为我们进行了维度展开，由十一维展开到三维。”

“十一维？维度展开？”林修一脸不解。

多维空间

为统一量子力学和广义相对论，科学家提出了很多理论，超弦理论是其中最著名的一个。它的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”。

根据超弦理论，空间存在着十一个维度，只有其中四维空间可为人类所感觉，其余的七维空间，我们人类听不到也看不到，它们压缩在了一起，这些维度所携带的信息存在于原子内部。

当然，生活在四维空间里的生物的最低速度是光速，因为光速是维度的界线。人类想要用肉眼看见更高维的空间已经是不可能了，但是通过其他手段间接控制、操纵高维空间内的运动并不是没可能。

维度展开就是科学家对维度操作的想象，有个实验可以帮你理解这个问题，你拿一张纸，然后揉成一团，这样的话我们可以简单地认为一个仅具备二维平面的东西具备了三维的结构了（平面的纸到纸团）。然后你再将这个纸团展开成为一张纸你就完成了一次粒子的低维展开，虽然这个粒子大了点，展开后的平面也小了点。

林修似懂非懂地点点头，想起父亲的三体问题，生活在拥有三个太阳的星系里面，星球上的条件一定很恶劣，竟然还能出现这么先进的文明，真是太神奇了。

“你们的生活一定很困难吧？”林修问。

“是的。”小智继续显示着字迹，“有时太阳同时出现，还离得非常近，温度会达到几百摄氏度，所有的水都被蒸发；有时太阳又都离得很远，温度下降到零下100多摄氏度。”

“你们真厉害。”林修由衷地赞叹道。

“谢谢夸奖！”小智说，“但我们非常羡慕生活在地球上的人，虽然我们之间有4.2光年的距离。”

“那你们为什么要来地球？”

“为了观察，”小智说，语气中有些凌厉和威胁，“看地球是不是适合我们。”

林修想起电影里面那些外星人攻占地球的情节，终于明白父亲为什么在研究三体问题时精神那么暴躁。看来有些人已经知道了三体人的存在，并开始对地球的安危担忧。林修像是突然想到什么，问道：“你为什么来找我？”

“是你父亲央求我来找你的。”小智说，“他还说可以答应我们的任何条件。”

“那你可以帮我们出去了？”林修惊喜。

“不行！”小智断然拒绝，语气冰冷，“我们对你父亲并没有什么需求，我们只是来观察你，看人类在险恶的条件下会做出什么，很可惜，你们只会互相抢夺资源。”

林修看了看倒在地上的少年，眉头紧皱。

“这里离你们星球那么远，你是怎么和你的星球通信的呢？”林修十分好奇。

“想不到在这种情况下你还这么好奇，我可以告诉你，是靠量子通信。”

量子通信

在微观世界里，存在一种诡异的现象，那就是量子纠缠。其神奇之处在于，处于纠缠态的两个粒子无论相距多远，即使是它们分别在宇宙的两边，只要一个粒子的状态发生变化，另外一个粒子的状态也会瞬间发生变化，爱因斯坦将其称之为“幽灵纠缠”。

量子通信就是指利用这种量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方式，是近20年发展起来的新型交叉学科。与现在成熟的经典通信技术相比，其最显著的特点在于安全性，绝对不会“泄密”。假设在通信双方手中具有纠缠态的2个粒子，其中一个粒子的量子态发生变化，另外一方的量子态就会立刻随之变化，并且根据量子理论，宏观的任何观察和干扰，都会立刻改变量子态，引起其坍塌，因此窃取者通过干扰通讯双方而得到的信息已经被破坏，并非原有信息。

21世纪初，人类将量子通信的研究作为战略项目，经过20多年的发展，量子通信已逐步从理论走向实验，并向实用化发展，主要涉及的领域包括：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。

“宇宙真神奇！”林修感叹。

“也很残酷。”小智回答道。

“对了，你刚才为什么让我不要大喊？”林修转念一想，问道。

“因为这里有很多被困住的人，大家会本能地产生恐惧和不信任，如果发现别人，就会抢夺别人的资源来保证自己的生存，就像他一样。”圆球上显示出箭头指着地上的少年，少年脸色苍白，生命垂危。“你可以拿走他的东西，这样你就可以增加走出去的可能性。”

林修蹲下来，目光看着少年的伤口，复杂地说道：“你说得对，我不应该大喊，喊声并不能传出很远。”林修突然站起来，目光坚毅地看着小智道：“小智，你可不可以帮我聚集月光，向四周照射？这样别的人就能发现并找到我们。”

小智停顿了几分钟，似乎有些难以反应过来：“你现在拥有的食物不多，难道就不怕别人来抢你的东西吗？”

“我相信他们不会。”小智变形成为一个凹面，这个凹面聚集月光到一点并反射出去，发出璀璨的光芒，在黑暗中一闪一闪。

过了片刻，一个身影有些警惕地慢慢靠近，林修伸开双手，表示全无敌意，并大声喊道：“这里有人受伤了，快来帮忙。”

那个身影迟疑了片刻，终于走近，是一个20多岁的少女，少女拥有丰富的野外生存知识，而林修则熟悉这片地方，林修和她合力抬着昏迷的少年，三人终于安全离开了森林。

房间里，林修一个人在休息，小智又出现了：“我不能理解，难道当时你不怕失去资源吗？”

“因为双方争斗，情况只会更糟糕，只有合作才会带来更大的生存可能性，所有的人其实都会这么想，只是需要有个人多走一步。”

“谢谢，我明白了很多。”小智在原地停顿片刻，若有所思，然后消失了。

几分钟后，父亲突然在大厅里欢喜地叫出声来，林修跑了出去。

“三体人竟然给了我们曲率驱动的技术。”父亲高兴而诧异地说。

“曲率驱动？”

“拥有这项技术，我们很快就可以进行太空航行了。”父亲说。

曲率驱动

宇宙的空间并不是平坦的，而是存在着曲率（曲率为半径的倒数，曲率越大半径越小），如果把整个宇宙想象为一张大膜，这张膜的表面是弧形的。虽然膜的局部看似平面，但空间曲率还是无处不在。科学家由此提出设想，一艘处于太空中的飞船，如果能够利用某种方式把它后面的一部分空间烫平，减小其曲率，那么飞船就会被前方曲率更大的空间拉过去，这就是曲率驱动。飞船就像是在太空里“乘”着空间的“波浪”前进，这个“波浪”区间叫作“曲速泡”，里面是一块平坦时空。飞船在“泡”内并非真的在移动，而是被“泡”带着走，并不违反物理学中的“光速最快”限制。

要理解空间曲率驱动的原理，不妨设想这样一幅场景：你和一只猫坐在一张地毯的两端，猫以速度c（这也是它在地毯上奔跑能达到的最高速度）向你跑来，这时你以速度z猛然拽动地毯，把地毯和在地毯上跑动的猫一并拽到跟前。在拽地毯时，猫相对于你的速度是c+z ——超过了c。

现在，把猫替换成飞船，把地毯替换成宇宙空间，把拽地毯的动作替换成曲率驱动，把c设为光速，你就可以得到曲率驱动的基本场景了。

一年之后，地球的曲率驱动飞船被顺利制造出来，而三体人的飞船也开始向地球飞来。

林修和父亲一起站在飞船基地的高楼上，抬头看着飞船雄伟的身姿消失在视野，进入太空之中。

两年之后，双方的飞船将第一次接触，代表着两个文明首次尝试合作，谁也不知道未来会走向何处，但是在这个黑暗的森林里，两个文明联手起来，一定会走得更远。