【转载】三体：科学猜想 超光速和逃逸黑洞 时间牢笼等概念探析

本文探讨了刘慈欣的科幻小说《三体》中出现的一系列奇妙科学概念，包括超光速航行、逃逸黑洞和时间牢笼等。文章通过对小说中的情节和描述进行分析，探讨了这些概念在科学上的可能性和意义。通过对小说中的科学设想进行深入剖析，读者可以更加深入地了解这些虚构的科学概念，以及它们与现实科学之间的联系和区别。同时，本文也对小说中的这些概念进行了批判性思考，引发了对于科学探索和未知领域的思考和讨论。

这里面的“低光速黑域”意思应该是：低光速黑洞。这种说法对于一个长期和相对论打交道的人来说，没什么实际意义。原因很简单:光速是一个可以重标度的量。真空光速是三十万公里每秒和三公里每秒对我们来说没有什么区别。前者是现实世界里的真空光速，后者是将整个世界重标度以后的真空光速。只要我们继续坚持相对论，那么我们速度依然不能大于此时的真空光速——即使在这里我将它重标度为三公里每秒（也就是说在这种情况下，最高速度将是三公里每秒）。

接下来是重头戏：用逃逸速度这种低级思路来考虑黑洞问题，这是不严谨的思路。相对论的特点是，无论速度如何，只要承认时空是伪欧空间，那么一定有狭义相对论；只要承认背景时空是伪黎曼几何，那么一定有广义相对论。黑洞注定是广义相对论范畴的模型，逃逸速度是弱引力、几乎静止（我把速度与真空光速的比值几乎为零定义为“几乎静止”）的情况下才能讨论的。黑洞早已超出这个前提条件，再用逃逸速度就一定会造成概念上的错误。

在《三体》里，那帮科学家对“低光速黑域”的理解完全不对！这可能是作者故意所为。毕竟新理论刚建立时候，大多数人都会误解这种理论。联系到上个世纪（二十世纪）物理学家对相对论的误解一直延续了几十年。甚至到了上世纪中叶，一些物理学家还在《自然》等杂志上发表观点完全错误的关于相对论的论文！！再联系到量子力学的一百年历史（还差几年就一百年了）里，人们对量子力学理解也是存在各种误区。新理论要想获得正确理解，往往需要很长时间。这个时间或许比我们所能预见的时间还要长。牛顿力学从诞生到被认为是有问题的，用了二百年左右。可以说人们用了二百年才真正理解了牛顿力学！而相对论和量子力学的年纪只是一百年（相对论已经1，量子力学才93年），而一些更高级的理论，比如量子场论、凝聚态物理、弦理论更年轻！难道说我们现在对新理论的认识已经正确到无可更正的地步了吗？我认为没有。《三体》正是借着“低光速黑洞”来说明这件事情。

另外，《三体》里构造这么个东西，其实目的是为了说明“时间牢笼”。这个时间牢笼是否客观存在，并没有定论。对于经典广义相对论来说，黑洞可以将一切物质吞噬进去，它就像个牢笼，里面的东西无法在有限长时间里逃逸出黑洞。这里要记住，不能用逃逸速度！要理解为什么物质为何不能逃出经典黑洞，而需要从时空性质来考虑。但是这种经典模型是真实的吗？答案：一定不是！真实的世界里存在一个无条件要考虑的东西：量子效应。黑洞表面的量子效应可能远远超过我们的预见。这段时间很多搞天文观测的人十分高兴，因为引力波的观测结果可能会对经典广义相对论产生严重的冲击！所谓的引力回波要是真的存在，那么广义相对论就必须要修改了。一个可能的修改方案就是所谓的量子引力。在量子的意义上不存在什么牢笼。这里面涉及到一个有趣的效应：量子隧道效应。这个效应能拯救囚牢里面的囚犯。按照经典理论，将囚犯关进一个无限深的地下牢房里，这个囚犯这辈子除了等死就别无出路。但是量子力学告诉我们，这个哥们可以逃出来！这就是量子隧道效应，也叫隧穿效应。有人曾对黑洞做过量子修正，发现黑洞内的粒子也存在量子隧道效应。这就表明，不存在什么牢笼。对于黑洞，可能情况更复杂，比如说所谓的马氏对偶、全息理论等。