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二向箔

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二向箔是在中國科幻名匠劉慈欣的作品《三體3:死神永生》中登場的宇宙規律武器之一。首次出現於一艘來自歌者“母世界”的宇宙飛船。由於宇宙戰爭愈演愈烈,二向箔對於高等文明而言已不夠格作為武器使用,但其仍作為一種廉價的清理工具用於清除隱藏在結構較複雜的恆星系統中的弱小文明。並且對它的濫用極大加速了宇宙的死亡。
三維空間由上下、左右、前後三個維度構成。而二向箔與三維宇宙接觸的瞬間,會使其中一個維度由宏觀展開變為蜷縮捲曲,從而迫使三維宇宙及其中的所有物質向二維宇宙坍塌,並在二維空間中“融化”為只存在長度和麪積而被剝奪了體積概念的絕對平面。
歌者在2403年向太陽系投擲了二向箔,同年太陽系和大多數地球人被二維化而滅亡。但根據小説細節可知毀滅太陽系的二向箔要先於歌者,表明地球座標暴露後,太陽系實際上已遭大量外星文明集火,滅亡只是時間問題。
二向箔所造成的空間二維化永遠不會停止,並且維度坍塌速度會逐漸達到光速。但若能借助曲率引擎等手段以光速先行逃離,那麼擺脱二維化的命運依然是可能的。然而由於所有的宇宙規律都已被不擇手段的高等文明們武器化並頻繁使用,因此宇宙本身正在逐漸解體。
超弦理論描述下的宇宙時空由十個空間維度和單個時間軸共同組成。而維度武器的存在暗示了高維宇宙已經或正在走向毀滅,其中的倖存者通過改造自身逃入了維度更低的宇宙。如今部分強大的三維文明也開始主動轉化為二維生命以求在二維宇宙這一平面世界中繼續生存。
中文名
二向箔
外文名
Dual Vector Foil
別    名
小紙條、雪浪紙
出    處
三體3:死神永生
提出者
劉慈欣
分    類
維度武器
已知使用者
歌者文明

二向箔描述

由於科技水平上的巨大差距,地球文明在毀滅前僅有的一些觀察和研究直到最後也未能觸及二向箔的本質,通常認為劇情中先行離開太陽系的銀河系人類可能對二向箔一類的維度武器有更深刻的認知。二向箔的實質可能只是單純的一小片二維空間,也可能是真空衰變的產物,亦或者是更加難以理解的存在。二向箔在封裝狀態下由特製力場束縛,可永久保存,呈現出晶瑩剔透的透明紙片狀,而待機狀態下其封裝力場逐漸消散時會發出柔和的白光,看起來就像是一張完全無害的二維薄膜,並以光速飛向目的地。
當二向箔逼近目的地時,其速度會迅速降低至光速的千分之一,此時它會出現明顯的引力波特徵。根據地球人的檢測,這種引力波極為強烈,通常只來自於大質量的天體,因此二向箔理論上應該有接近木衞二的質量。但是被力場束縛着的二向箔卻只有一張卡紙這麼大,暗示了其本身隱藏着難以想象的能量。而當二向箔抵達目標空間後,封裝力場就會逐漸消散直至最終消失,最終此武器接觸到三維空間並不可逆地發動,將三維空間中的一個維度由宏觀蜷縮到微觀,導致三維立體空間塌陷,變成二維平面空間並不斷擴展。而二維化的進程如同一個巨大的氣泡無休無止的膨脹。在這個“氣泡”膨脹的同時,周遭的三維空間本身也會逐漸被拉入氣泡之中,就如同一個正在急速向外擴張的瀑布口,周圍的物體還沒有跌入其中,就已經被湍急的水流拉了過去。而這個瀑布是360°全方位的,沒有任何一個角度可以擺脱被吞沒的厄運,想要逃出生天,就必須趕在被瀑布吞噬前達到逃逸速度,而這個速度正是光速。這就是為什麼當第一批遇難者的飛船以反方向推動引擎至最大功率,直至達到光速的15%時,仍然震驚的發現自己依舊在緩緩的向二向箔產生的二維空間“跌落”,最後只得眼睜睜的看着自己捲入二維宇宙之中。被捲入其中的所有三維物質不可避免地變為二維,喪失大量物理特性並在失去厚度概念後崩解,留下沒有光學特徵(由於二維物體沒有厚度,因此光線將直接穿透二維物體而不會產生任何反射,完成二維化的物體逐漸變的透明以至無法目睹到)但有質量的二維平面殘骸。這些平面殘骸絕不是簡單的被壓扁,而是在失去高度軸後逐漸“融化”為一張物體“平面設計圖”。理論上被二維化的物體可以展現出這些物體本身的全部細節,並以一種沒有任何重疊存在的平面展開狀態呈現出來。
冥王星上看二維化中的太陽系,多數星體已化為接近二維的平面殘骸 冥王星上看二維化中的太陽系,多數星體已化為接近二維的平面殘骸
三維物體被迫融化為二維物體後,期間大量無法直接轉移到二維宇宙的物理特徵丟失,並還原成純粹的能量釋放出來,正因如此,太陽系被二維化時,龐大的能量源源不斷的覆蓋在二維平面之上,以至於人類僅用肉眼就可以觀察到那些被二維化的平面殘骸。無論是那些被絕望所吞沒且扭曲的平面人體,還是苦苦掙扎卻還是被二維宇宙逐漸吞噬的平面太陽,都清晰的映照在逃亡者的眼裏。但是當二維化最終完成,這些平面殘骸殘存的能量耗盡後便會徹底湮滅在黑暗之中,成為沒有厚度,不存在光學特徵的二維物體,無法直接被觀察到。而另一方面,伴隨着三維宇宙的解體,二維化的坍塌速度卻在不斷增加,直至達到真空中的光速。在《三體》中,真空中的光速被設為宇宙內的最大速度,且沒有對蟲洞以及空間跳躍技術的描寫(維度武器的存在實際上暗示了高維宇宙的毀滅,而蟲洞等超光速科技需要四維甚至更多維度才能實現,因此在宏觀世界開發基於更高維度空間的科技已經是不可能的了),所以此武器對不掌握光速航行技術的常規文明是絕對致命的巨大威脅。
二向箔發動後無法停止,因此可能會導致使用者本身也會跌落到二維。使用該維度武器的文明被描述為掌握了把自身改造成二維生命而保持在二維空間繼續生存的技術,因此不受宇宙二維化的威脅。而維度武器實際上已經在整個宇宙被大量的星際文明頻繁的使用,很可能正是因為這些先進的文明已經擁有了在低維宇宙或微觀宇宙中生存的能力,因此便反過來導致了它們對這一類維度武器的濫用。即便對於打算毀滅太陽系的歌者而言,二向箔也僅僅是非常基礎和經濟的清理工具,在其之上必然存在着“更為暴烈”的武器。歌者本人甚至也只是這個文明羣體中地位最卑微的一位“清潔工”。
《三體》用維度武器作為切入點,結合四維空間向三維空間坍塌的描寫,向讀者暗示在故事進行時宇宙內的各種真理可能不過是從前強大的文明依靠宇宙規律武器造成的結果。面對一個非但不平坦、還充滿了彈坑與斷壁殘垣的戰爭殘骸一般的宇宙廢墟,區區人類的物理學是何等悲哀,何等無奈,何等絕望。

二向箔外觀

長方形膜狀物,長八點五釐米,寬五點二釐米,比一張信用卡略大一些,極薄,看不出任何厚度。封裝狀態下晶瑩剔透、無色透明。待機模式下由於封裝力場逐漸蒸發,會發出白光,使其表面呈純白色,看上去就是一張紙條。 [1] 

二向箔基本原理

其實從本質上説人類文明的勁敵-三體人水滴強相互作用力探測器)的科技還是經典物理學的利用,不過是將經典物理學運用到了極致。但是二向箔則是維度的變化,其利用宇宙規律作為武器,使對象從三維降到二維,導致大量的能量物質信息丟失,最終泯滅於三維宇宙之中。
空間二維化,本質上説是將原本的三維空間中的單個維度捲曲壓縮,進而實現對空間的逐步吞噬和拆解,原來的三維空間多數部分將不復存在,變成了二維的了。其實這是一個無限縮小和拆解的過程,一個點和一根線段比起來,長度為零。一根線段與一個平面比起來,面積為零。同樣,一個二向箔與任何一個有限的三維體比起來,體積為零。
我們可以這樣想象二向箔:在二向箔中,二維化的能量場極低。當我們像《三體》中想象的那樣,用特製的力場將未被激活的二向箔包起來,它就不會危害我們的三維空間。
二維化力場展開 二維化力場展開
可是,當二向箔一旦與三維空間赤裸裸地接觸,它就變得像沸水中的氣泡那樣,開始膨脹起來,但由於它是二維的,只會增大面積,像氣泡一樣不斷擴張體積的是它產生的二維化進程。它觸發我們三維空間的能量場向能量更低的地方跳。在這個場跳的同時,二向箔卻越長越大。
也有部分讀者認為二向箔的原理是真空衰變,也就是一塊力場包裹的絕對真空。

二向箔研發歷史

作者筆下的二維世界與“星空”有異曲同工之妙 作者筆下的二維世界與“星空”有異曲同工之妙
通過對基本粒子結構的拆分再重組,構造一個空間結構完全不同的區域。用力場隔離其和正常空間的接觸。
維度武器的存在,可能暗示了現存的三維宇宙本身就是高維宇宙遺留下來的廢墟,並且戰爭還在延續,僅存的三維空間仍然在進一步解體。從另一個角度也説明,二向箔和它所屬的維度武器有着人類無法想象的悠久歷史。

二向箔攻擊範圍及影響

未知,影響範圍會迅速擴大,但三維跌落的速度止步於光速。至於對遙遠宇宙的影響未知,根據小説描述,如果時間足夠長,可能使宇宙全部跌落到二維。但是根據書中人物的經歷時間,二向箔並沒有使宇宙全部跌落,因此二向箔影響範圍應該是星系級別的,由於三維宇宙自身的膨脹(四維宇宙向三維宇宙的跌落),單個二向箔或許永遠無法染指全宇宙。
單個維度武器的影響力註定有限,究其原因可能正是因為宇宙的膨脹,宇宙膨脹速度大於光速,因此被打擊星系與距離其較遠的星系相互離開的速度可能凌駕於光速之上,即大於三維空間跌落的速度。因此與打擊星系之間距離為某段常數值的星系可能避免跌落至二維,又能使被打擊星系中的文明能夠到達此星系。
使周圍的三維空間向二維跌落,並且二維範圍迅速擴大。根據小説描述其逃逸速度為光速,除非被攻擊文明擁有可以達到光速的飛船,否則任何物體均無法倖免。此方法比使用質量點殺傷範圍更徹底。根據實際情況,被攻擊文明如有達到光速的飛船,是能夠逃脱的。

二向箔副作用

由於作用範圍可能會擴大,最終使用者本身也可能跌落至二維,所以一般限制使用。但是向太陽系攻擊的文明似乎開始改造自身以適應二維宇宙,以便消滅對手,同時避免自身滅亡。但這也可能導致最後整個宇宙全部跌落至二維的後果。

二向箔保存方式

特製的力場封裝,以便與周圍世界隔開,防止對己方產生危害。根據封裝方式可知理論上二向箔可以隔離並防止擴散,但實際除了提到歌者文明進行了一些簡單限制之外,未有文明防止二向箔擴散的描述。

二向箔實戰情況

在太陽系內行星帶激活後約九天時間便將整個太陽系二維化。除了多年前已經逃離太陽系的“星艦地球”文明的人類和通過光速飛船逃脱的程心和艾AA逃脱了攻擊以外,人類幾乎全軍覆沒。另外,據長老和“歌者”(歌者文明的一名基層宇宙物質清理員,歌者文明即由其的名稱命名,因為小説中並沒有説明歌者所在的文明的名稱)的對話可知二向箔已在其他很多戰場被各種文明使用,已經造成三維宇宙的廣泛崩解。
注:歌者的飛船是在銀河系獵户座旋臂,掩體紀元67年(以地球為參照系)對太陽系發射的二向箔。而人類觀測到的對太陽系發動黑暗森林打擊的飛船是在掩體紀元66年(以地球為參照系),位於太陽系奧爾特星雲外圍,距離太陽一點三光年的位置發射的二向箔。太陽系收到二向箔是在掩體紀元67年。雖然二向箔是以光速飛行,但也不會使時間倒流。所以歌者向太陽系發出二向箔時,已經有另一個二向箔要到達太陽系了。人類觀測到的那艘發射二向箔的飛船不是歌者的飛船,毀滅太陽系的二向箔也不是歌者發射的那個。
也就是説,在黑暗森林裏,不止一個獵人對地球開了槍。這也正好印證了長老對歌者所説的話:“你再快也有比你快的。”

二向箔相關理論

二向箔物理學

在理論物理的分支學科弦論中,二向箔的存在是可能的。在弦論中,空間維度的變化可看成類似液態水變成水蒸氣的相變,當水達到沸點時,液體中會出現小氣泡,小氣泡逐漸變大,最後會吞噬整個液體,就像二向箔吞噬太陽系一樣。而液態水和水蒸氣的密度差別可以看成一種物理量,物理學家稱這種物理量為“場”。
二向箔中也有一種場,能量比較低,一旦與三維空間直接接觸,就會像水中的氣泡那樣開始膨脹,使得三維空間的能量較高的“場”流向能量更低的“場”,讓其越長越大,直到吞噬它的攻擊對象。與液體汽化一樣,這種降維武器一旦觸發就無法停止。 [4] 

二向箔玻色弦論

在玻色弦論中,空間有25維,在這種空間中的真空狀態是不穩定的。這時會產生一種名為“快子場”的場,從而產生一種真空氣泡,氣泡會一直膨脹直至讓真空衰變,最終吞併整個空間。計算表明,在這種時候,弦的任何狀態都無法存在,即這個25維空間消失了。這個表現與二向箔的原理相似,二向箔封裝狀態消失後產生了三維空間的某種快子場。當這些快子場在空間的一點滾到能量更低的地方時,真空氣泡就出現了,氣泡產生的真空衰變會吞併三維空間,而空間中本來存在的東西就會跌向二向箔,從而被二維化。 [7] 

二向箔相關評價

中國文藝學學科帶頭人路遙 [6]  認為,發明二向箔這樣降維空間的超級武器,而這個文明沒有發展出超空間跳躍技術是十分可笑的。説明這個文明“是畸形發展的,而畸形發展的文明一般是不能夠長久的。” [2] 
中國科學院數學與系統科學研究院基礎數學科研人員劉傑表示,在現有的數學規律下,二向箔並不可能存在。 [3] 
對於二向箔這種武器在現實中是否可行,燕山大學物理系教授朱豔英 [5]  則表示,“在理論物理的分支學科弦論中,這種可能性是存在的。” [4] 
參考資料