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文章轉載自“中國國家地理BOOK”

人類飛向宇宙，居住在另一顆星球上

還有什么事情，能夠比這更浪漫嗎？

這一陣，《三體》動畫上線了，瞬間引爆全網，視頻當天就突破了1億播放量；

《三體》之所以受到大量的追捧，就因為它的許多內容都來自于現實世界，比如三體星系，就是有原型的。

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三體人的家，原來離我們如此之“近”

《三體》的書名來源于一個由三顆恒星組成的系統——半人馬座α，又名南門二。名字中的α，代表這顆星是半人馬星座里最亮的“一顆”星——因為在地球上，人眼根本無法分辨出夜空中的這顆亮點是一個三星系統。

半人馬座α是距離太陽最近的一個恒星系統，這位鄰居離我們只有4.3光年遠。這個距離有多近呢？太陽系的邊緣奧爾特云，也就是許多彗星的家園，距離太陽本體的距離約為2光年，這已經是太陽到半人馬座α距離的一半了。

▲ 半人馬座α（南門二）與太陽的距離示意。圖/Wikipedia

因為離得近，半人馬座α在夜空中就顯得很亮，它的亮度在恒星中僅次于天狼星和老人星，排名第三。不過，它在天空中的位置太靠“下”了，在我國，只有南方幾個省份的人能夠看到它。

半人馬座α一直是科幻作品中的座上賓，除了《三體》之外，《流浪地球》中的地球的目的地，是它，《阿凡達》中的潘多拉星球，也在這里，甚至連《銀河系漫游指南》中的外星人都對地球人說：“你們連半人馬座α都沒有去過？這也太差勁了！”

▲ 真實星空中的半人馬座α（照片右下角的亮星），天線上方的為β。圖/Wikipedia

在《三體》小說中，三體人把行星受到三顆恒星共同作用的時期，稱為亂紀元。處于亂紀元的三體星，季節、晝夜都處于無法預測的混沌狀態，有一次三顆恒星直接連成了一條線，巨大的引力把三體人直接吸上了天空。

與亂紀元相對的，是恒紀元，恒紀元出現的標志是兩顆飛星（天空中的兩個亮點），這意味著有兩個恒星飛遠了，三體行星暫時只會受到一顆恒星的影響，就像現在的地球一樣。

但是，如果三體人真的生活在半人馬座α系統中，他們其實根本無需擔憂亂紀元的發生。

在三顆恒星中，半人馬座α-A、半人馬座α-B和我們的太陽差不多大，它們自己組成了一個雙星系統，相互旋繞，最遠的距離也只有三十多個天文單位（AU），差不多是太陽到冥王星的距離。

▲ 半人馬座α-A和-B兩顆恒星組成的雙星系統及繞著它們旋轉的行星假想圖，右上角是太陽。圖/NASA

第三顆星半人馬座α-C，是一顆比太陽小、暗的紅矮星，它遠遠地圍繞著這個二星系統運行。這個“遠遠地”是非常的遠，大約有15000個天文單位，這個距離是一個什么概念？現在飛離太陽系最遠的人類探測器旅行者1號，用了41年也才飛出去不到150個天文單位，如果你在半人馬座α-C上看另外兩個恒星，那就是璀璨星空中兩個普通的小亮點。

▲ 太陽、半人馬座α-A、-B和紅矮星半人馬座α-C（Proxima）大小的對比。圖/Wikipedia

兩個恒星的系統，可以穩定運行，它們會繞著共同的質心旋轉，跟著它們，三體人可以過得很好，如果跟著遠處的恒星C，那基本上用不著擔心遠處兩顆恒星的影響，生活也一樣滋潤。

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流浪，到三體星去...么？

“看，孩子們，那就是半人馬座，那就是比鄰星，那就是我們的新家！”——《流浪地球》

在小說《流浪地球》里，因為太陽要發生“氦閃”，人類不得不舉“球”遷移。人類最終的目的地，叫比鄰星，它就是半人馬座α-C，那顆遠遠繞著兩個兄弟運行的紅矮星。

▲ 從太陽系到半人馬α星系的路程。圖/《流浪地球》

人類選擇這顆星，不僅是因為近，還因為它的壽命要比太陽長得多。比鄰星無論從質量、體積和溫度上來說，都比太陽弱小得多，因此它的核聚變非常緩慢，壽命甚至可達千億、甚至萬億年，要知道，宇宙現在的壽命才138億歲，所以紅矮星可謂是“壽與天齊”了。

另外，紅矮星即使到了暮年，也不會像太陽那樣變為一顆巨大的紅巨星，所以地球待在它旁邊絕對安全。

▲ 藝術家筆下的紅矮星。圖/Wikipedia

如此看來，劉慈欣是為人類找了一個好的歸宿么？事實其實并非如此。

因為紅矮星的聚變反應很弱，所以它向外輻射出的能量很少，宜居帶（能讓水保持液體狀態的區域）也就離恒星非常近。比鄰星b是人類發現的一顆處于比鄰星宜居帶內的星球，它幾乎是“貼著”比鄰星飛行，兩者之間的距離只有水星距離太陽距離的八分之一。

▲ 比鄰星和在它宜居帶里的行星：比鄰星b（右側的行星）。圖/NASA

在如此近的軌道上運行，會出現兩個可怕的結果。一是比鄰星b就像水星一樣被恒星的潮汐鎖定了——它的一面永遠朝向恒星，一面卻永無天日；二是比鄰星的脾氣非常大，2017年時，人們曾觀測到比鄰星爆發了強烈耀斑：它的亮度在10秒內增大了1000倍，比鄰星b因此受到的輻射，要比平時地球受到太陽耀斑輻射強度高出4000倍，如此強大的破壞，估計就連三體文明也會被直接摧毀。

▲ 比鄰星爆發耀斑效果圖。圖/NASA

如此看來，我們還是再走一段時間，去半人馬座α的那個雙星系統里定居吧。

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“繁星是無法超越的”

在《三體》小說中，三體人之所以要來占領地球，核心原因是他們無法解決三體問題。

所謂三體問題，就是三顆恒星在一起的運動規律，三體人需要用這個規律預測未來，為惡劣的天氣做準備。三顆恒星加上三體的行星，其實是四體問題，但行星相對恒星來說質量很小，在模型里就被簡化掉了。

▲ 人類在檢測三體艦隊的“先頭部隊”——飛行器水滴。圖/《我的三體：章北海傳》

看似簡單的三個物體的運動系統，實則異常復雜，它們在運動的過程中無時無刻不在相互影響，軌跡變化毫無規律。自從牛頓力學體系創立以來，三體問題一直困擾著各位大牛，直到1899年，被譽為“最后一位物理學和數學通才”的龐家萊用一篇論文為給三體問題定了性：這個問題，無解！

▲ 法國數學家龐家萊。圖/Wikipedia

龐家萊所說的無解，并不是沒有解，因為三顆恒星在任意時間肯定會對應一個位置和一個動量，這都是數值解，人們只不過無法用一個公式把這些解表達出來，但還是可以根據初始的條件，算出某一時間的數學解。

如果這么看，三體人完全可以用計算機，算出接下來幾萬年內三顆恒星的位置，不就可以了么？但情況遠非如此簡單。

我們都聽說過“蝴蝶效應”這一說法，美國的一只蝴蝶煽動翅膀，就會引起東南亞的一場風暴，這是因為天氣是一個混沌系統。在混沌系統中，一個微小改變的影響，會成倍成倍的增加，短時間內這個倍數就會達到一個天文數字，無論是人，還是計算機，都無法計算這些影響，這就是為什么預報下周下雨，實際卻晴空萬里的原因，差之毫厘，去之千里。

▲ 飛機攪動出來的氣流，就是一個混沌模型。圖/Wikipedia

三體問題就是這樣一個混沌系統，宇宙中的每顆星球、甚至是每粒塵埃的擾動，乃至三體行人的一下呼吸、一個動作，從長遠看都會對三顆恒星的運動產生風暴般、決定性的影響，讓預測失去意義。

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▲ 我們的目標，是星辰大海。圖/《我的三體：章北海傳》

三體問題已經如此復雜，我們的地球在太陽系這一九顆星球組成的系統里，卻能穩定的運行，不得不說是一個奇跡！正如龐家萊在他關于三體問題的論文開頭寫到——

“繁星是無法超越的！”

現實中的《三體》世界在哪兒？