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【三體】黑域光速不是16.7Km/s?

2021-08-13 21:33 作者:什么是柚子茶  | 我要投稿



引子

光在真空中的速度是每秒三十萬(wàn)千米(?3.0%C3%9710%5E8%20m%2Fs

在水中的速度是每秒二十二萬(wàn)五千千米(2.25%C3%9710%5E8%20m%2Fs

在玻璃中的速度是每秒二十萬(wàn)千米(2.0%C3%9710%5E8%20m%2Fs

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如果能發(fā)明一種“玻璃”,光在其中的速度很慢很慢,比如說(shuō)一天只走一毫米,那么把一塊這樣的大玻璃放在一個(gè)風(fēng)景秀美的地方一段時(shí)間,再把它搬回家里,封存在玻璃里的湖光山色就會(huì)自然地流露出來(lái)。

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今天我們要探討的問(wèn)題也與光速有關(guān),不過(guò)這個(gè)想法更加瘋狂。


正篇

(大劉的三體三里,提到了黑域的概念:如果把太陽(yáng)系的光速降到16.7Km/s,即第三宇宙速度,那么由于光速不可超越,太陽(yáng)系內(nèi)的物體就將無(wú)法達(dá)到逃逸速度,形成一個(gè)低光速黑洞,從而向宇宙發(fā)布安全聲明……)

那么這個(gè)速度對(duì)嗎?其實(shí)應(yīng)該是不對(duì)的,16.7Km/s、第三宇宙速度,指的是從地球表面發(fā)射航天器,飛出太陽(yáng)系,到浩瀚的銀河系中漫游所需要的最小發(fā)射速度,實(shí)際上地球的公轉(zhuǎn)已經(jīng)為航天器提供了一定的動(dòng)能了。甚至地球本身的公轉(zhuǎn)速度29.8Km/s都超過(guò)了這個(gè)速度。

那么這個(gè)速度應(yīng)該是多少呢?


首先來(lái)簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)一下高中物理天體運(yùn)動(dòng)的部分

第一宇宙速度:假設(shè)飛行器繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng),那么向心力完全由萬(wàn)有引力提供

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??GMm%2Fr%5E2%20%3Dm%20v%5E2%2Fr%0A

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第二宇宙速度:飛行器從地球表面以速度v出發(fā),恰好到離天體無(wú)窮遠(yuǎn)處,由于機(jī)械能守恒,那么動(dòng)能將全部轉(zhuǎn)化為引力勢(shì)能,即

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對(duì)于地球這個(gè)速度是

即第二宇宙速度,對(duì)于太陽(yáng)該公式也成立,這個(gè)速度只與物體與太陽(yáng)之間的距離有關(guān),距離越大該速度越小,所以實(shí)際上太陽(yáng)系里的逃逸速度并不是一個(gè)固定值,更不是第三宇宙速度

比如在太陽(yáng)表面該速度為

在冥王星軌道處為

那么,如果要讓冥王星軌道內(nèi)形成一個(gè)黑域,那么降低后的新光速應(yīng)該取哪個(gè)值呢?


如果取617.421Km/s,那么太陽(yáng)系里的其他地方的逃逸速度都低于該值,所以仍然可以逃逸,如果取6.707Km/s,也有很大的問(wèn)題,和選擇16.7km/s的問(wèn)題差不多大,除去部分行星運(yùn)行速度大于該值外,此時(shí)光速已經(jīng)小于太陽(yáng)表面的逃逸速度。

沒(méi)錯(cuò),如果光速低于617.421的話(huà),光就沒(méi)法逃離太陽(yáng)表面,所以說(shuō)誤觸死線(xiàn)引發(fā)的那個(gè)黑域里,根本就看不到“太陽(yáng)”,是不是細(xì)思極恐。

另外,將光速降低,也不符合能量守恒,由于

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將光速降低也會(huì)憑空讓一部分能量消失,盡管此時(shí)由于

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速降低物體的質(zhì)量會(huì)增大,但是通過(guò)簡(jiǎn)單舉例后計(jì)算可以知道能量并不守恒(有些興趣的同學(xué)可以自己試一下),非要解釋的話(huà),可能這部分能量被封存在了扭曲的空間里吧。

所以,這個(gè)速度不是16.7Km/s,也不是某一個(gè)恒定值,如果硬要說(shuō)的話(huà),可能這個(gè)速度需要成為一個(gè)變量,與太陽(yáng)系內(nèi)某點(diǎn)的逃逸速度保持一致才可以,而這是基本上沒(méi)有任何可能做到的。換言之,黑域作為三體三內(nèi)的一個(gè)重要概念,基本上是無(wú)法自洽的。

大劉犯下這個(gè)錯(cuò)誤的原因可能是,首先,錯(cuò)誤的理解了第三宇宙速度定義,認(rèn)為這個(gè)速度是普遍適用于太陽(yáng)系這片廣闊空間的,其次是,想當(dāng)然的認(rèn)為太陽(yáng)系內(nèi)的宏觀(guān)物體都低于這個(gè)速度。

我在網(wǎng)上看了很多對(duì)黑域的質(zhì)疑,很多都有道理,但絕大多數(shù)都忽略了這個(gè)速度本身是有問(wèn)題的。

這個(gè)現(xiàn)象本身就很有意思,大劉自然而然地將宇宙的可怖圖景潛藏于三個(gè)精致的童話(huà)故事里,當(dāng)謎底揭曉的時(shí)候,絕大多數(shù)人都會(huì)拜服在這巧妙的構(gòu)思下(當(dāng)然我也不例外),而忘記去思考是否真的是這個(gè)速度。

其實(shí)只要了解一些簡(jiǎn)單的天文知識(shí),這個(gè)錯(cuò)誤就會(huì)不攻自破,比如說(shuō)地球的公轉(zhuǎn)速度是29.8Km/s,遠(yuǎn)超第三宇宙速度。



結(jié)尾

無(wú)奈的和美麗的錯(cuò)誤——科幻硬傷

?僅從科幻意義上來(lái)說(shuō),最高級(jí)的科幻小說(shuō)是什么?

在大劉早年的一篇小隨筆里,他把科幻硬傷分成了四類(lèi):由于知識(shí)和認(rèn)知水平有限導(dǎo)致的疏忽硬傷和知識(shí)硬傷,以及“知其不可為而為之”的背景硬傷和靈魂硬傷。大劉說(shuō),靈魂硬傷是對(duì)于科幻來(lái)說(shuō)最重要的一類(lèi)硬傷,“硬傷成了這類(lèi)科幻的靈魂,它本身就是科幻,這類(lèi)科幻的理念就是要考查宇宙帶傷運(yùn)行時(shí)是什么樣兒,這也只有科幻能做到。”

如果你熟悉劉慈欣的早期作品的話(huà),那你應(yīng)該知道藍(lán)鯨長(zhǎng)牙的梗(藍(lán)鯨是不長(zhǎng)牙的,而在大劉的早期作品《鯨歌》里鯨魚(yú)卻長(zhǎng)出了牙齒),大劉后來(lái)也無(wú)奈地說(shuō)“這已經(jīng)到了讓人無(wú)法容忍的地步,但筆者寫(xiě)的時(shí)候確實(shí)不知道,所以也沒(méi)有辦法?!?/p>

《鯨歌》選段


黑域也犯了這樣的知識(shí)硬傷,不過(guò)這不要緊(三體將來(lái)影視化的時(shí)候我希望這一點(diǎn)能得到解決,至少把這個(gè)概念圓過(guò)去作注釋?zhuān)鳛橐粋€(gè)科幻概念而言,黑域是很棒的,它也是大劉所追求的那種科幻:

他要在自己創(chuàng)造的宇宙規(guī)律下使世界自洽,這是寫(xiě)科幻時(shí)最難的思想體操,是造物主的活兒




劉偏愛(ài)寫(xiě)這種科幻,對(duì)讀者而言,我們很幸運(yùn),因?yàn)檫@就是最棒的科幻。







【三體】黑域光速不是16.7Km/s?的評(píng)論 (共 條)

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