现实中的三体世界在哪儿？

　　艺术家笔下的三体星——半人马座α恒星系中的比邻星b图片来源：图虫·创意
　　人类飞向宇宙，居住在另一颗星球上还有什么事情，能够比这更浪漫吗？
　　最近由《三体》小说改编的电视剧受到大量的追捧，就因为它的许多内容都来自于现实世界， 比如三体星系，就是有原型的  。
　　三体人的家，原来离我们如此之＂近＂
　　《三体》的书名来源于一个由三颗恒星组成的系统  —— 半人马座α，又名南门二  。名字中的α，代表这颗星是半人马星座里最亮的＂一颗＂星—— 因为在地球上，人眼根本无法分辨出夜空中的这颗亮点是一个三星系统  。
　　半人马座，其中左下角最大的一颗星是半人马座α图片来源：视觉中国
　　半人马座α是距离太阳最近的一个恒星系统， 这位邻居离我们只有4.3光年远  。这个距离有多近呢？太阳系的边缘奥尔特云，也就是许多彗星的家园，距离太阳本体的距离约为2光年，这已经是太阳到半人马座α距离的一半了。
　　半人马座α（南门二）与太阳的距离示意。图片来源：Wikipedia
　　因为离得近，半人马座α在夜空中就显得很亮  ，它的亮度在恒星中仅次于天狼星和老人星，排名第三。不过，它在天空中的位置太靠＂下＂了，在我国，只有南方几个省份的人能够看到它。 半人马座α一直是科幻作品中的座上宾，除了《三体》之外，《流浪地球》中的地球的目的地，是它，《阿凡达》中的潘多拉星球，也在这里，甚至连《银河系漫游指南》中的外星人都对地球人说：＂你们连半人马座α都没有去过？这也太差劲了！＂
　　真实星空中的半人马座α（照片右下角的亮星），天线上方的为β图片来源：Wikipedia
　　在《三体》小说中， 三体人把行星受到三颗恒星共同作用的时期，称为乱纪元  。处于乱纪元的三体星，季节、昼夜都处于无法预测的混沌状态，有一次三颗恒星直接连成了一条线，巨大的引力把三体人直接吸上了天空。 与乱纪元相对的，是恒纪元，恒纪元出现的标志是两颗飞星（天空中的两个亮点），这意味着有两个恒星飞远了，三体行星暂时只会受到一颗恒星的影响，就像现在的地球一样。
　　两颗飞星，大概就是这样的效果图片来源：图虫·创意
　　但是，如果三体人真的生活在半人马座α系统中，他们其实根本无需担忧乱纪元的发生。 在三颗恒星中，半人马座α-A、半人马座α-B和我们的太阳差不多大，它们自己组成了一个双星系统，相互旋绕，最远的距离也只有三十多个天文单位（AU），差不多是太阳到冥王星的距离。
　　半人马座α-A和-B两颗恒星组成的双星系统及绕着它们旋转的行星假想图，右上角是太阳图片来源：NASA
　　第三颗星半人马座α-C，是一颗比太阳小、暗的红矮星，它远远地围绕着这个二星系统运行  。这个＂远远地＂是非常的远，大约有15000个天文单位，这个距离是一个什么概念？现在飞离太阳系最远的人类探测器旅行者1号，用了41年也才飞出去不到150个天文单位，如果你在半人马座α-C上看另外两个恒星，那就是璀璨星空中两个普通的小亮点。
　　太阳、半人马座α-A、-B和红矮星半人马座α-C（Proxima）大小的对比图片来源：Wikipedia
　　两个恒星的系统，可以稳定运行  ，它们会绕着共同的质心旋转，跟着它们，三体人可以过得很好，如果跟着远处的恒星C，那基本上用不着担心远处两颗恒星的影响，生活也一样滋润。
　　流浪，到三体星去...么？
　　＂看，孩子们，那就是半人马座，那就是比邻星，那就是我们的新家！＂——《流浪地球》 在小说《流浪地球》里，因为太阳要发生＂氦闪＂，人类不得不举＂球＂迁移。 人类最终的目的地，叫比邻星，它就是半人马座α-C  ，那颗远远绕着两个兄弟运行的红矮星。
　　从太阳系到半人马α星系的路程图片来源：《流浪地球》
　　人类选择这颗星，不仅是因为近，还因为它的寿命要比太阳长得多  。比邻星无论从质量、体积和温度上来说，都比太阳弱小得多，因此 它的核聚变非常缓慢  ，寿命甚至可达千亿、甚至万亿年，要知道，宇宙现在的寿命才138亿岁，所以红矮星可谓是＂寿与天齐＂了。 另外，红矮星即使到了暮年，也不会像太阳那样变为一颗巨大的红巨星，所以地球待在它旁边绝对安全。
　　艺术家笔下的红矮星图片来源：Wikipedia
　　如此看来，刘慈欣是为人类找了一个好的归宿么？事实其实并非如此。 因为红矮星的聚变反应很弱，所以它向外辐射出的能量很少， 宜居带（能让水保持液体状态的区域）也就离恒星非常近  。比邻星b是人类发现的一颗处于比邻星宜居带内的星球， 它几乎是＂贴着＂比邻星飞行  ， 两者之间的距离只有水星距离太阳距离的八分之一。
　　比邻星和在它宜居带里的行星：比邻星b（右侧的行星）图片来源：NASA
　　在如此近的轨道上运行，会出现两个可怕的结果。一是比邻星b就像水星一样 被恒星的潮汐锁定了——它的一面永远朝向恒星，一面却永无天日  ；二是比邻星的脾气非常大，2017年时，人们曾观测到比邻星爆发了强烈耀斑：它的亮度在10秒内增大了1000倍， 比邻星b因此受到的辐射，要比平时地球受到太阳耀斑辐射强度高出4000倍  ，如此强大的破坏，估计就连三体文明也会被直接摧毁。
　　比邻星爆发耀斑效果图图片来源：NASA
　　如此看来，我们还是再走一段时间，去半人马座α的那个双星系统里定居吧。
　　＂繁星是无法超越的＂
　　在《三体》小说中，三体人之所以要来占领地球，核心原因是他们无法解决三体问题。  所谓三体问题，就是三颗恒星在一起的运动规律  ，三体人需要用这个规律预测未来，为恶劣的天气做准备。三颗恒星加上三体的行星，其实是四体问题，但行星相对恒星来说质量很小，在模型里就被简化掉了。
　　人类在检测三体舰队的＂先头部队＂——飞行器水滴图片来源：《我的三体：章北海传》
　　看似简单的三个物体的运动系统，实则异常复杂  ，它们在运动的过程中无时无刻不在相互影响，轨迹变化毫无规律。自从牛顿力学体系创立以来，三体问题一直困扰着各位大牛， 直到1899年，被誉为＂最后一位物理学和数学通才＂的庞家莱用一篇论文为给三体问题定了性：这个问题，无解！
　　法国数学家庞家莱图片来源：Wikipedia
　　庞家莱所说的无解，并不是没有解，因为三颗恒星在任意时间肯定会对应一个位置和一个动量，这都是数值解，人们只不过无法用一个公式把这些解表达出来，但还是可以根据初始的条件，算出某一时间的数学解。 如果这么看，三体人完全可以用计算机，算出接下来几万年内三颗恒星的位置，不就可以了么？ 但情况远非如此简单  。
　　艺术家笔下的半人马座α三体星系图片来源：图虫·创意
　　我们都听说过＂蝴蝶效应＂这一说法，美国的一只蝴蝶扇动翅膀，就会引起东南亚的一场风暴，这是因为天气是一个混沌系统。 在混沌系统中，一个微小改变的影响，会成倍成倍的增加，短时间内这个倍数就会达到一个天文数字  ，无论是人，还是计算机，都无法计算这些影响，这就是为什么预报下周下雨，实际却晴空万里的原因，差之毫厘，去之千里。
　　飞机搅动出来的气流，就是一个混沌模型图片来源：Wikipedia
　　三体问题就是这样一个混沌系统， 宇宙中的每颗星球、甚至是每粒尘埃的扰动，乃至三体行人的一下呼吸、一个动作，从长远看都会对三颗恒星的运动产生风暴般、决定性的影响，让预测失去意义  。
　　我们的目标，是星辰大海。图片来源：《我的三体：章北海传》
　　三体问题已经如此复杂，我们的地球在太阳系这一九颗星球组成的系统里，却能稳定的运行，不得不说是一个奇迹！  正如庞家莱在他关于三体问题的论文开头写到—— ＂繁星是无法超越的！＂
　　#翻阅2022#