《三體》里的黑域和死線是什麼意思?
「黑域」和「死線」,都是《三體》第三部《死神永生》里才出現的概念,一個可以理解為低光速黑洞,一個可以理解為光速為零的絕對靜止區域。
「黑域」是人們在解讀雲天明童話的過程中推論出來的。故事中的赫爾辛根默斯肯香皂,是用魔泡樹上的泡泡做成的。人們從「收集魔泡樹的泡泡」解讀出了「降低光速」,而「赫爾辛根默斯肯」被認出是兩個地名,一座山和一個小島。程心等人在那裡親身經歷了默斯肯大渦漩的威力,從而解讀出這個名字比喻的是黑洞。
那麼,低光速+黑洞=?
答案就是黑域。
1.黑域中的光速有多低?
以太陽系黑域為例,按照書中的解釋,這是一個光速低至只有每秒只有16.7公里,同時任何東西都無法飛出去的太陽系。
我們知道,每秒16.7公里正是太陽系的第三宇宙速度,也就是物體擺脫太陽引力、飛出太陽系所需要的最低速度。低於這個逃逸速度,物體就不可能飛出太陽系。
我們也知道,真空中光的速度最快,沒有任何物體的運動速度可以超越光速。如果太陽系中的光速正好就是每秒16.7公里的逃逸速度,那麼這個太陽系中的任何物體再怎麼努力也不可能超越這個速度,實際上就等於無法逃脫這個「特製」的低光速太陽系。
我們還知道,黑洞引力巨大,靠近黑洞的任何物體,包括光,都會被吸入而無法逃出。那麼,經過降低光速「特製」而成的低光速太陽系,看起來就是一個黑洞。
只不過,這個「黑洞」和普通的黑洞不同,它的光速比正常的光速低很多。就太陽系而言,是每秒16.7公里。如果要把其他星系建成黑域,那這個數值就要根據那個星系的物體逃逸速度來修改。總之,把光速設定為某個星系的物體逃逸速度,再根據相對論里任何物體的速度不能超過光速的限定,等於強制把那個星系裡一切物體的運動速度降到逃逸速度之下,它們就永遠留在那個星系出不來了。
這就是所謂黑域。
2.黑域為什麼是「宇宙安全聲明」?一個普通黑洞的視界,基本就等於這個黑洞的史瓦西半徑。換句話說,在這個黑洞的史瓦西半徑之內的情況,外面的人是看不見的,因為那裡的光出不來,等於任何信息都出不來。
而根據計算公式,史瓦西半徑與光速的平方成反比。黑域里的光速比正常的光速低很多,所以,它的史瓦西半徑比普通黑洞大得多。假如正常黑洞中心是一個奇點,那麼黑域內部就是一片廣闊的區域。
這應該可以理解為,在黑域裡面照樣可以正常生活。當然,由於光速的改變,黑域裡面變成了一個和外面世界有著不同物理規律的慢速世界。不過,只是一切變慢了而已,生存是沒有問題的。
不但生存沒有問題,黑域還有特別的抵抗外來攻擊的作用。比如讓三體滅亡的光粒,假如來到了太陽系黑域,一進入這個黑域的「視界」,在不能超越光速的限定下,將被迫馬上降速,由原來正常的每秒接近30萬公里降低到每秒只有16.7公里。根據相對論原理,這樣一來,光粒首先進入黑域的部分,因為減速,巨大的動能轉化成巨大的質量,而還沒有進入黑域的部分則保留著原來的光速,這樣就等於光粒後部直接撞擊質量急劇增大、速度同時銳減的前部,效果不用說,就是直接粉碎性「自殺」。
書里提到,就連用強互作用力製造的水滴,在通過黑域邊界時也將被完全粉碎。這樣的計算結果對地球人類來說當然是相當鼓舞人心,這樣的黑域,簡直就是一個固若金湯的堡壘啊。
唯一的缺點呢,就是黑域裡面的東西永遠出不去。或者說,這個堡壘只能守,不能攻。對於具有進取精神的人,呆在黑域就等於被禁錮在一座墳墓中,永遠被剝奪探索廣闊宇宙的權利,是一種遺憾甚至恥辱,所以書里的黑域也有「光墓」的別稱。當然,如果要求沒那麼高,只想過安穩日子,黑域是相當不錯的選擇。
原因在於,黑域以其絕對封閉、與外界徹底隔絕的特性,換來了免除外界攻擊的保證。從外部觀察,黑域就跟普通的黑洞無異。如果太陽系變成黑域,照書中的說法,在落後的觀察者眼中,太陽系消失不見了——因為黑域跟黑洞一樣不反射光,無法被「看到」;在先進的觀察者眼中,那就是一個固步自封的墳墓,不管墓中有什麼,反正是無法出來影響自己的,所以也不必理會它了。
因為「光墓」對於宇宙的其他部分來說是安全的,不可能有攻擊能力,所以遇到「光墓」也不必攻擊它,省點力氣。
這對於黑域或者說光墓中的人而言,就是一種永久的安全保障。所以,黑域就是「宇宙安全聲明」。
3.死線與黑域有什麼關係?死線可以說是黑域的升級版,另一種特殊的「黑洞」。和黑洞相同的是,任何東西進入死線範圍都不可能再出來。和黑洞不同的是,黑洞內部有一個巨大的引力源,而死線北部引力為零。
這是因為死線是黑域的終極形態——黑域就是低光速黑洞,「低光速」是黑域的特點,當光速低到為零時,黑域就成了死線。
光速為零的區域,任何粒子都停止振動,是絕對的靜止,絕對的死亡,所以叫「死線」。從外部觀察,除了絕對的黑色,沒有任何細節。
在書中,死線的產生和黑域的製造有著一樣的原理:曲率驅動的航跡所造成。
曲率飛船靠改變空間曲率而達到光速飛行的目的,在飛船的航跡上,空間結構被改變了,後來的飛船就無法再用原先的功率起航,必須使用功率更大的曲率引擎。即使如此,後來的飛船所能達到的最高速度也會比之前的飛船低得多,因為空間曲率已經被改變了。
對於曲率飛船來說,這個最高速度就是光速。換言之,在航跡空間里,真空光速會被降低。航跡通過擴散連成一體後,就可以形成低光速黑洞,也就是黑域。
而死線是超大功率的曲率驅動造成的,航跡內光速為零。在書里,這種技術只有歸零者擁有。歸零者試圖把光速「撥過」零,實現宇宙的重啟,讓宇宙回歸最初十維空間、無限光速的「田園時代」的美好。死線算是他們的試驗品,證明至少光速可以降到零。
這種試驗的副作用也是很明顯的。死線如果不擴散,可以一直保持這種絕對靜止的狀態。但如果遇到擾動就會迅速擴散,照書中關一帆的說法,可以擴散到一個恆星系大小,這個過程叫做死線破裂。
好在擴散後的死線不再是死線,隨著擴散的範圍增加,死線內部的光速也會提高,不再是零光速了,當然,仍然是低光速,實際上,就是死線擴散會變成黑域。
在書里,程心和關一帆就是因為遇到了死線的擴散,在從灰星返回藍星的過程中陷入了黑域,最終以滄海桑田的1890萬年時差與雲天明失之交臂。
參見之前的相關問答:
《<三體>中光速飛船產生的航跡是什麼,有那麼大的危害嗎?》
《<三體>小說裡面,為什麼程心和關一帆從灰星回到藍星用了16天?》
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《三體》中黒域就是史瓦西半徑極大的「另類黑洞」。
1.史瓦西半徑:是任何具有質量的物質都存在的一個臨界半徑特徵值。數學表達方式為R=2MG/(C*C),M為天體質量,G為萬有引力常數, C為真空光速。
2.黑洞:是密度無限大、體積無限小的一種天體。特點是內部光速等同於真空光速。根據上述公式,一般黑洞的半徑不會很大。
3.黒域的來歷:將真空光速降低至宇宙某個範圍內的逃逸速度,使得史瓦西半徑變得與這個宇宙範圍同等大小,這個範圍由於速度降低的光束不能夠逃逸,在外部觀測者看來就是漆黑的一片區域。
例如想要將地球變為黒域,只需要將地球所處小範圍空間內部的光速降至第一宇宙速度11.2km/s即可實現。
《三體》中死線就是空間曲率引擎工作時殘存在空間中的「尾氣」。
1.空間曲率:三維宇宙空間彎曲的程度。特點是無限小。
2.空間曲率引擎:將宇宙任意兩點之間的曲率進行放大,將這兩點之間的空間彎曲乃至摺疊的科幻動力裝置。
3.死線的來歷:空間曲率引擎工作時,將航跡中部分空間的曲率由無限小放大至無限大,使這部分空間中的光速為零,裡面的任何物質處於絕對靜止的死亡狀態,這就是「死」字的來歷;這部分空間能在黑暗星空的背景中呈線狀凸顯出來,這就是「線」字的來歷。
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《三體》里描述的黑域是低光速星際區域,在這個範圍內的光速達到每秒16.7千米,在小說中是由光速飛船離開時,擴散的航跡形成的,黑域是向宇宙發出安全聲明的方式,因為黑域中物體運行的低速特性,可以有效的避免黑暗森林打擊。
死線是超大功率的光速飛船全功率加速時留下的尾跡,其內部的光速為零,是宇宙間最死的東西,如果遇的擾動使其擴散開來,就會形成黑域。
黑域
三體3中詳細解釋為光速飛船曲率引擎加速過程中產生的低光速空間航跡,又叫低光速黑洞,只要航跡足夠多就能融合擴散成為黑域,其內部光速降低為每秒16.7千米就連光都難以逃脫,所有基於原有物質運動的實質性規律都被改變,也就是說任何高速運動的物質都變慢了,甚至是失效,三體3中提及的安全聲明是基於這個特點,可用來做防禦。
死線
三體3詳細解釋為超大功率曲率引擎加速時產生的航跡,死線是黑域變態升級版,其內部光速為零,絕對的黑暗,絕對的死,並且更容易擴散,只要受到其他曲率的擾動就能擴散。按照三體的解釋兩者都是曲率引擎揉搓空間產生的不可逆轉性物質,永遠不會消失,三體描述的光速飛船是一種以損害空間為代價的動力,太過可怕。
黑體就是不反射光和不發出光的物體,黑域自然就是這類物質的聚集的區域,文中大劉設想出來一個低光速黑洞(現實中目前黑洞的自轉還是很快的)形成的區域就是黑域,死線其實就是曲率為0的空間,就是一個空間被絕對的「捋直」了,無法受到質量的擠壓,不受到力的作用,完全的「死」了,沒有任何反應,當然這是設想,沒有曲率絕對為零的地方。
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