黑域是bug嗎？

01-07

三體里太陽系的黑域的光速是16.7km每秒，也就是第三宇宙速度，但是各個行星的第三宇宙速度不一樣，黑域的光速顯然不應該由人類所在的行星決定，所以即使黑域計劃即使可行，降低後的光速也不應該是16.7
問題：
1.黑域計劃可行嗎？

2.如果可行，降低後的光速最大是多少？
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問題問的確實很蠢，我又不知道怎麼改，等我搞明白再來吧......
降低光速這個事情，就是「上帝也做不到的事情吧」，大劉這個點子有點過了

黑域是不可行的，問題多多。我只想到了幾點，歡迎評論區補充。

關於黑域的問題（或者漏洞），我主要談以下幾點：

按照黑森理論，慢霧必須要一直裹著製造慢霧的種族的母星系，所以人類製造的黑域必須要跟著太陽系運動——但是黑域作為一片空間結構被改變的區域，如果它可以移動，那就說明曲率航跡是可以被移動的（這樣黑森理論中就會有致命漏洞）；如果它不可以移動，就說明存在一個特殊的靜止坐標系，這與相對論是矛盾的。大劉默認相對論是對的，所以黑森必須要有一個巨大的漏洞——既然黑域，或者說曲率航跡可以跟著太陽系跑，那我完全可以把曲率引擎所製造出的航跡以光速往別的星系「發射」出去，讓它們跑得遠遠的，讓黑森打擊禍害不到人類，那整個黑森體系就都崩潰了。
假設我們不考慮第一個bug，默認黑域跟著太陽跑，但是所謂的第三宇宙速度指的是從地球起飛脫離太陽系的最低飛行初速度。是的，從地球起飛。換句話說，這個16.7km/s裡面包含了幾個隱含條件：飛船靜止在地面時實際上相對於太陽有一個約30km/s的速度；飛船起飛時距離太陽約1AU；飛船沿黃道面脫離太陽的引力範圍。但是，假如我從火星表面的殖民地或者木星軌道上的太陽系艦隊基地發射星艦，那麼脫離太陽引力範圍所需要的最大速度就不是16.7km/s，而是別的什麼數字。具體沒有計算過，就不詳談了。
第二個bug中提到的「脫離太陽引力」的問題實際上是完全放置在牛頓力學中去計算的。但是，鑒於黑域中星艦航行速度已經是准相對論速度甚至相對論速度，我們必須採用相對論力學來進行計算。在牛頓力學中，「逃離一顆星體的引力」意味著發射出去的粒子在星體的引力勢場中可以運動到距離星體無窮遠處；在相對論力學中，同樣的速度只能決定粒子是否能衝出視界面。事實上，在廣義相對論中，儘管我們一般認為史瓦西黑洞的邊界是 $r=R_g$ 這個視界面，但是實際上粒子若想繞黑洞作穩定的圓周運動，需要的最小距離是大於 $R_g$ 的（對於有質量粒子，穩定圓軌道的半徑大於 $emph{6}R_g$ ，就算不要求圓軌道的穩定性，半徑也要大於 $emph{3}R_g$ ；對於光子，不存在束縛態，光子無法繞黑洞作圓周運動）。當然，這個貌似不算是黑域的bug，只能說是大劉描述黑域的時候的一處不嚴謹的地方。
由於第一個bug，黑域更像是一個「場」，而不是一個獨立的、被改變的背景時空（當然，量子場論是背景獨立的，而GR則不是，GR中引力場就是時空本身的幾何的體現）。出於某個我忘了是怎麼回事的物理定律，一個物理場是不可能有理想邊界的（什麼叫理想邊界？就是高中物理常見的那種東西，在空間中畫一個無線薄平面，面的一側是勻強電場或者勻強磁場，面的另一側啥也沒有），換句話說，黑域邊緣光速不可能是躍變的，必須是漸變的——事實上，黑域內部光速也不太可能處處相等（所謂的勻強電場勻強磁場勻強重力場都只是近似而已，因為空間尺度太小，變化緩慢，所以近似認為是勻強的）——這樣一來，我們就不需要擔心一個黑域外速度比較大的飛船在飛入黑域的時候會被黑域的邊界給撕碎的問題了（這樣一來，死線也是不可能存在的了。從書中對於死線的描寫明顯可以看出死線擁有理想邊界）。那麼，假如我們建一個足夠長的太空電梯，從黑域內延伸到黑域外，物體完全可以通過太空電梯以極低的速度勻速運動離開黑域——沒有任何物理定律阻止這一點。前面的第三宇宙速度指的是，飛船獲得了這個初速度之後，後面就再也沒有衝量作用於其上。但是，要在引力場中保持勻速的運動，我們肯定是要對物體持續施加力的——甚至都不需要太空電梯，一艘燃料足夠保持勻速運動的星艦就可以輕鬆飛出黑域。
真空光速 $c$ 是一個非常重要的物理量。前面討論的都是真空光速被降低後的宏觀物理現象，但是 $c$ 在微觀領域也有很大作用。量子電動力學中，無量綱常數Fine-structure constant $alpha=frac{mu_0}{4pi}frac{e^2c}{hbar}$ 度量著電磁力的作用強度。假如 $c$ 大幅度降低，從氫原子的Schr?dinger方程 $hat{H}psi={ m i}hbarpartial_tpsi$ 中可以解出，氫原子的基態電子徑向分布概率密度最大的地方會比原本要離原子核遠很多——換句話說，氫原子變大了。其他的原子也是如此。此外，引力的作用強度也會受到光速變化的影響，太陽系內行星運動軌道也會發生不可預測的變化，具體大家可以自行想像（提示：Einstein場方程 $R_{mu u}-frac{1}{2}Rg_{mu u}=-frac{8pi G}{c^4}T_{mu u}$ ）
前面幾點討論都建立在一個基礎上，就是黑域可能被製造出來。但是這一點是存疑的。黑域本身是否可能存在呢？關於這一點，我在知乎專欄中有提到，大劉對空間曲率驅動技術的描述本質上就是一個反重力場，根本影響不了真空光速的大小。事實上，已經被驗證的物理學定律（不考慮量子引力）中似乎沒有任何一條容許人為改變真空光速的大小。

首先，說16.7的問題。

當一個物體脫離太陽的引力，意味著有一部分動能要轉化為重力勢能。如果物體速度太小，動能不夠提供這些重力勢能，就會被太陽引力拉回來。

提供動能的這個速度，就是所謂「逃逸速度」。

而與太陽的距離不同，重力勢能不同，逃逸速度自然也是不一樣的。距離太陽越遠逃逸速度。而16.7km/s，就是地球所在位置的逃逸速度，也就是第三宇宙速度。

而在三體里黑域的逃逸速度決定了其外表面的位置。如果黑域的逃逸速度是16.7km/s，意味著地球軌道是貼著黑域外表面的……

這肯定是不行的，如果真的要做黑域，一定是要像雞蛋殼一樣包在地球軌道外面很遠的地方，這意味著黑域的逃逸速度恐怕要遠小於16.7km/s。而書中人物不應該意識不到這點。

其次，黑域不會自發的擴散嗎？

其實黑域與二向箔有一個共同點，就是它們都是特殊性質的空間，二向箔離開封裝力場就不可阻擋的擴散開去，而黑域卻能穩定的不與外界產生影響？

我想像中如果真的能創造一塊黑域，它應該會以光速擴散開去（就如同引力場和電磁場）與普通空間融合，直到達到某種平衡為止。

而保持黑域形狀（封裝力場？）的難度恐怕要比製造黑域還要難得多。

如果黑域會自發的擴散，不能保持的話，裡面的文明只需要等到黑域擴散減弱就能出來。那麼黑域就失去了作為安全聲明的作用。

1.有一種快子（Tachyons）理論，認為超光速物體可能自誕生以來的速度就從未低於光速。《死神永生》中DX3906星系死線破裂後，星系內一切高於光速的物體通通掉入低光速（穿梭機），這是一點。

2.如果穿梭機瞬間掉入低光速，那麼，對於穿梭機而言，它的時間就停止了（時間維消失或扭曲），根本不可能等到神經元計算機啟動，也不會有後來故事的發展。

個人觀點，不喜勿噴

以上

三體里哪裡說了三體星系的逃逸速度是16.7km/s？這是地球的數據好不好。。

黑域是不是一種力場？類似於eva中的AT力場的那種，如果是，那麼維持力場的能量來自哪裡？太陽嗎？太陽的能量能不能維持黑域的那種強度，能維持多大的直徑？達到太陽系邊緣還是說只能維持到地球軌道？如果是一種力場，那麼功率有多大？超過這個功率的攻擊不就敲碎了這個黑域？

還有，黑域內光線傳播不出去，在觀測上黑域範圍就是一個黑洞，然而太陽系的質量並不足以行成一個黑洞，這種與實際情況相悖的觀測必然招致有實力的文明來一探究竟。要說這是安全聲明，我覺得這個想法太幼稚，放下武器能換來和平？

黑域如果是一種空間的話，黑域又不跟著太陽系運動，這玩意兒又有什麼用呢？

黑域問題不要太多，最大的問題有兩個

1.黑域是一片空間，不會跟著太陽做繞銀心運動，有球用？

2.16.7隻是地球軌道的逃逸速度就不提了，最大的bug是：所謂的第一二三宇宙速度都是有默認前提的，那就是無動力慣性飛行，因為在化學燃料推進時代加速階段很短，飛出大氣層之後就是跟著感覺走了。如果你能提供持續的推動力(這在聚變時代很容易實現)，你可以以很慢的速度飛出太陽系。這樣的安全聲明，球用？

1------黑域在原作里的解釋分兩種，這個我不知道你是否注意過，但我知道絕大多數人沒注意。

第一種解釋是大劉借著人類科學家的說法，把黑域（光墓）解釋為【低光速黑洞】，這是個引力囚牢，依靠恆星萬有引力阻止文明脫逃，黑域只是【降低了光速】，使黑域內的文明無法達到脫離太陽引力的逃逸速率。

但如果你有高中物理知識，你就知道還存在【低速航天】這東西，實際上逃逸速率只對於那些自身不產生推進動力的物體有意義。

自身能產生推進力的物體，原則上來說是可以完全依靠持續推進力克服引力的，即便克服引力之後只能獲得很低速度，也能脫離黑域，這就是所謂【低速航天】，由於三體小說里存在所謂【非工質推進技術】，因此【低速航天】將不再受到【工質推進】的限制，變得非常有潛力。

換句話說，在三體小說里，掌握非工質推進技術的文明都有能力【低速航天】離開【低光速黑洞】。

所以說小說里人類科學家對黑域的解釋是錯的，那只是人類為了【不用離開太陽系】而給自己杜撰的一個【心理安慰理論】。

從另一方面來說，真正的黑洞是靠引力改變時空結構，讓黑洞內部不存在向外的出口，以此來阻止物質逃逸，與逃逸速率無關（黑洞不存在逃逸速率這概念，隨便你用有多大速度你都逃不出來，因為沒有向外的出口），所以小說里低光速黑洞的理論是錯誤的（某些不靠譜的科普里才用逃逸速率這東西來計算所謂的史瓦西黑洞半徑，然而計算結果是蒙對的，但推算過程在原理上完全是錯的，史瓦西半徑必須用廣義相對論計算才行）。

三體原作中對黑域的第二種解釋叫做慢霧，這是歌者對黑域的稱呼，歌者作為清理者，他對黑域的認識自然比人類正確。

歌者知道黑域不是靠引力阻止物質逃逸，而是靠【黑域（或死線）內部時間流逝近乎停滯】，換而言之，被慢霧包裹的文明，一切活動都幾乎停止，時間停滯也表明慢霧中的文明無法在短期內發生科技爆炸威脅外部。所以對外界來說，慢霧中的文明是無威脅的存在，至少是在短期內不需要考慮的威脅。

這才是黑域作為安全聲明的正解。

至於光速降低，是因為同樣一束光在正常太空里傳播速率就是光速，但它穿過慢霧時，由於慢霧內部空間時間流逝緩慢（物理變化進程緩慢），這束光的傳播作為物理變化也就被慢霧拖慢了，所以這束光需要很久才能穿過慢霧覆蓋的空間距離，在外部看來，就像是這束光的光速變慢（穿過同樣距離花了更長時間），這才是光速變慢的正解（並不是光速變慢，而是慢霧內時間流逝變慢）。

而地球人科學家對黑域性質的理解是完全錯誤的，他們以為是光速在黑域內部看來也變慢了，他們搞錯了參照系。

劉慈欣設定黑域或死線都來自曲率驅動的光速飛船的航跡，光速飛船本身在光速飛行狀態下就會呈現鐘慢效應，因此理論上也確實可能導致某種額外效應影響飛過的空間的時間走率，正因如此劉慈欣才設定黑域是慢霧，你之所以覺得不合理其實就是因為你是按照【低光速黑洞】的引力囚牢觀點去理解黑域的（低光速黑洞的解釋本來就是錯的）。

2-----【死線可以擴散】未必是真的，三體小說里很多說法都是假的，要靠事實和邏輯去鑒別謊言，而關一帆是個大騙子（他對程心說的話很多都是謊話，有興趣的話你可以去百度三體吧看有關分析貼），所以誤入死線是因為死線擴散，還是關一帆故意進入死線，這不好說。

即便可以擴散，甚至擴散很快，也不影響黑域或死線拖慢它們內部的物質的物理變化，時間囚牢效應依舊成立。

首先，第三宇宙速度既然是以太陽係為尺度，就不應該存在不同行星不一樣的情況。

其次，黑域計劃以人類的現有科學理論還沒有可行的方案，所以暫時不能說清楚可行或不可行。（三體里也沒有明確地提到具體的原理）

最後，要是黑域計劃的最終目的不是一般的降低光速，而是創造黑洞，那麼就是不可行的。因為為了讓光飛不出去，光速要小於第三宇宙速度，而光速又是速度極限，那麼太陽系裡所有東西都會掉進太陽。

當然，這也是有解決方法的，就是將黑域設置成雞蛋殼一樣包裹太陽系，這時候黑域光速只要小於16.7就可以了。

不過這樣也有可能導致太陽系完全封閉。

看見黑域我第一反應是Android上的同名app。。。