《三体》中的物理知识：引力波与多元宇宙

8月23日，我国著名科幻作家刘慈欣的小说《三体》，荣获2015年科幻文坛大奖“雨果奖”，这被称为科幻文学界的诺贝尔奖，也是亚洲作家首次获此殊荣。在科幻小说《三体》中，用到了大量的物理学设定。我国著名物理学家、科普作家李淼先生在不久前出版的《三体中的物理学》一书中，对这些知识做了深入浅出的生动讲解。虽然有些内容不乏艰涩，很烧脑洞，但其中自然科学知识的ABC，作为生活在现代社会的读者来说也很有必要了解。

黑洞

作为天体物理学家，叶文洁对核武器十分敏感，她知道这是恒星才具有的力量。她更清楚，宇宙中还有更可怕的力量，有黑洞，有反物质，等等，与那些力量相比，热核炸弹不过是一支温柔的蜡烛。——《三体》

拉普拉斯根据牛顿的万有引力理论，推测黑洞是存在的。拉普拉斯的黑洞很好理解，我们知道，在地球表面发射火箭，如果初始速度不够大，不论火箭飞多远，最终还会落回到地球上。如果速度再大一点，例如超过7.9千米每秒，火箭就会越飞越远，永远逃离地球。对于宇宙中的每个质量点而言，都可以计算逃逸速度，质量越大，距离质量中心的距离越近，逃逸速度就越大。如果我们将地球的质量压缩到一个更小的球体中，地球表面的逃逸速度就会增大，因为万有引力变强了。拉普拉斯发现，如果这个质量点的半径足够小，逃逸速度就达到光速，因为没有任何速度大过光速，故而所有物体都不可能逃脱这个质量吸引。不论它飞多远，最终都会落回来，或绕这个质量公转，这就是拉普拉斯的黑洞。

史瓦西先生发现，黑洞是爱因斯坦理论的一个自然结果。在其去世的前一年，也是爱因斯坦发现广义相对论的几个月后，他发现了爱因斯坦理论中的第一个严格解。在一个由中心质量造成的弯曲时空中，越靠近中心的钟走得越慢，到了一个固定的边界，时钟走得无限慢，也就是说，如果我们站在外面看这个边界上的钟，它的秒针几乎不动。这个边界就是著名的黑洞视界。在这个边界上，光也无法逃逸。为什么光无法逃逸呢？很简单，尽管光速很大，但时间变得太慢了，对于我们的一个小时甚至一年，那里的时间几乎没有变，当然光在我们看来也就没有走了。