「三体問題」を 1 つの記事で理解する: 三体問題とはどのような問題ですか? 「ブラックテクノロジー」とは何ですか?

大ヒットテレビシリーズ「三体」が、再びSFシリーズに関する議論の波を巻き起こしている。

「三体」は SF 小説ですが、実際の科学的知識が数多く含まれています。これらを理解していれば、ドラマやアニメをより楽しめるようになるかもしれません。

画像出典: インターネット

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三体問題はとても人気があります

何て書いてあるんですか？

「三体」の物語は文化大革命にまで遡ります。その特別な時代に、多くの人々が苦難を経験しました。

父親の迫害や自身の冤罪など、多くの悲劇的な経験を経た後、若い天体物理学者の葉文潔は落胆しました。

ある日、彼女は職場で、技術的に高度な「三体」の世界から来た特別な信号を発見しました。

葉文潔は人類の文明が衰退し、より進んだ文明によって救われる必要があると信じ、信号に反応して地球の座標を明らかにした。

地球の存在を知った「三体」文明は、過酷な生活環境からの脱出を決意し、地球を目指して旅立ち、そこを新たな故郷とすることを目標に定めた。

数十年後、世界中で有名な科学者の自殺が相次いだ。結局、このすべては三体文明とその支持者による陰謀だったことが判明しました。

彼らは地球科学を混乱させることで地球文明の進歩の可能性を阻止しようとしている。

画像出典: テレビシリーズ「三体」のスクリーンショット

トリソラ文明に抵抗するために、人類は様々な試みを行ってきた。トリソラ文明を支援する地球上の組織を破壊したり、恒星間宇宙船の開発; 「ウォールフェイサー」計画の実施。トリソラランと対峙する...

地球文明とトリソラ文明は生き残るために懸命に努力するが、結局、人類、トリソラ文明、さらには宇宙全体が予期せぬ終焉を迎える。

おそらく本を全部読んでいない人も多いと思うので、この記事ではネタバレはしません。 「三体問題」に関わる科学的知識についてお話ししましょう。

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「三体」とは何ですか？

このちょっと変わった本のタイトル「三体問題」は何を意味するのでしょうか?その正確な意味についてはさまざまな意見があるが、小説の舞台である三体文明の生活環境に関係している可能性がある。

トリソララン銀河には、実際には 3 つの「太陽」があります。これらは重力の影響を受けて不規則に動き続け、トリソララン惑星を極端に寒くしたり、極端に暑くしたりします。重力の影響も受け、大きな苦しみをもたらしました。

では、なぜ 3 つの球体の動きがこのような混沌とした結果を引き起こすのでしょうか?

トリソラランの技術は非常に進んでいるので、彼らの移動軌道や位置を予測して事前に準備しておく方が良いのではないでしょうか。

ここで、天文学における有名な問題、「三体問題」が浮かび上がります。

これは機械モデルであり、任意の質量、初期位置、初期速度を持つ 3 つの天体が与えられ、相互の重力の影響下でのそれらの運動法則が研究されます。

それほど複雑には思えないかもしれませんが、これら 3 つの天体の運動軌道と位置を正確に解くのは非常に困難です。

トリソララン人も地球の人々も、3つの「太陽」の動作ルールを判断するのが困難であることに気づき、トリソララン人はこの過酷な「故郷」を放棄して地球に逃げなければなりませんでした。

「三体問題」を解くことの難しさこそが、この物語全体の原点であると言える。

画像出典: 三体アニメーション

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「古正作戦」は現実に成功できるのか？

「三体」の物語では、三体文明を支える地球上の組織を捕らえるために、人々は船が通る運河に非常に鋭く、超強力なナノマテリアルのワイヤーを設置しました。

これらは古箏の「弦」のように配置されており、団体のメンバーが船で通り過ぎると、「弦」が船を切り裂くことになる。

画像出典: バイオハザード1

「弦」に使われている技術は「ナノフライングブレード」で、「三体問題」の主人公の一人である王妙の研究から生まれたナノスケールの材料です。

ナノメートルは長さの測定単位です。 1ナノメートルは10のマイナス9乗メートルに等しく、髪の毛の直径の約60,000分の1に相当します。ナノマテリアルとはナノスケール構造材料の略称で、この材料の構造単位サイズは1ナノメートルから100ナノメートルの間です。

このスケールは原子や分子レベルに達しています。このレベルの多くの物質は、マクロ的な状態とは非常に異なる特性を示します。これは物質を構成する原子の配置構造に関係しています。

マクロな状態では、一部の物質の原子配列は非常に不規則ですが、ナノスケールで原子が一定の規則に従って整然と配列されると、何らかの特殊な特性が生み出されます。例えば、磁性の増加、靭性の強化、電気伝導性の向上など。

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では、現実に「ナノフライングブレード」に似た素材はあるのでしょうか？

小説の設定によれば、この材料は少なくとも、極めて細い直径、極めて高い強度と靭性など、いくつかの特性を満たす必要があります。

実は、これらすべての条件を満たすナノマテリアルがあり、それがカーボンナノチューブです。

特殊な構造のため、非常に細いにもかかわらず、強度と靭性が極めて高く、昨今「未来の繊維」として注目されています。

しかし、もし本当にカーボンナノチューブを使って船を切るためには、まだ多くの科学的問題を解決する必要があり、本当の「ナノフライングブレード」を手に入れたいのであれば、さらに研究を続ける必要があります。

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「スマートサン」の通信速度は光速を超えることができるのか？

『三体』には、トリソラ人によって送り込まれた知的天体「ソフォン」という非常に特別な「キャラクター」が登場します。地球上の科学実験を妨害したり、不思議な現象を起こして科学者の心をかき乱したり、人類社会全体を監視したりすることができる。

最も驚くべきことは、地球と三太陽系銀河は 4 光年離れているにもかかわらず、「スマート サン」は母惑星とリアルタイムで通信できるということです。これはどうやって行うのですか?

元の研究では、これは量子の特殊な特性を利用することで達成されたと述べられており、これはおそらく「量子もつれ効果」を指していると考えられます。

量子もつれは微視的スケールにおける特殊な現象です。

2 個または 1 組の粒子が相互作用すると、量子もつれと呼ばれる集合的な特性が生成されます。

驚くべきことに、もつれ合った粒子が分離されると、それらの粒子はどれだけ離れていてもこの特性を保持します。

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不適切な例えをすると、かつてはもつれ合った状態にあった 2 つの粒子が、その後宇宙の両端に分離したとします。彼らはテレパシーの状態を示すでしょう。宇宙の反対側の端にある粒子が左に曲がることを決定すると、宇宙のこちら側の端にある粒子は即座に右に曲がることを決定します。

二人は宇宙全体によって隔てられていたにもかかわらず、まるで二人の間の通信速度が光速を超えたかのように、お互いの考えを瞬時に理解することができた。

変化は瞬時に起こるため、この瞬間的な効果を利用して通信技術に革命を起こすことができると多くの人が考えています。

しかし、現実には情報伝達にはキャリアが必要であり、量子もつれ間で情報を伝達できるキャリアは存在しません。

今のところ、量子もつれは通信技術には利用できません。 「賢い息子たち」の即時コミュニケーションは、現実には起こりにくい。

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この宇宙船に使用されている技術は現在でも利用可能でしょうか?

『三体』には、宇宙軍司令官の張北海という非常に人気のあるキャラクターがいます。

トリソラランスの脅威に直面して、彼は人類を宇宙へ脱出させるために「流体のない宇宙船」を開発すべきだと考えている。

この宇宙船が使用する中核技術の一つは、制御された核融合技術です。

核融合は原子核反応です。これは、特定の条件下で、質量の小さい 2 つの原子の核が互いに引き合い、衝突し、集まって、より質量の大きい新しい核を生成するプロセスを指します。このプロセスでは膨大な量のエネルギーが放出されます。

例えば、私たちがよく知っている水素爆弾は、核融合の原理を利用しています。

核融合炉の 3D レンダリング。著作権画像、転載禁止

張北海さんが夢見てきた宇宙船に使われている技術はさらに先進的だ。それは制御された核融合の一種です。名前が示すように、人間は特定の条件下で核融合の速度と規模を制御し、そのエネルギーを最大限に活用することができます。

制御核融合は大きなメリットがあり、エネルギー危機を解決するための重要な技術として常に考えられてきましたが、その研究は非常に難しく、進歩は遅いです。

しかし、我が国はこの分野で一定の成果を上げています。昨年末、中国の新世代「人工太陽」（HL-2M）装置のプラズマ電流が100万アンペア（1メガアンペア）を超え、中国の制御核融合実験装置の稼働記録を更新した。

制御された核融合技術はまだ夢ではあるが、もはやそれほど遠い未来ではない。

おそらく、私たちが生きている間に、この技術を使って人類が星々を旅することを可能にする宇宙船が登場するでしょう。

上で述べた知識ポイントに加えて、『三体問題』には多くの科学的、さらには社会学的な知識も関係しています。

強い相互作用材料を使用した「水滴」など。

脳科学に関する**「思考スタンプ」**** とは、社会学の名著『リヴァイアサン』の「暗い森」理論** などを指すのかもしれません。

これらの内容の中には間違ったものもありますが、非常に巧妙なものもあります。

実際、これらを理解していなくても、『三体』を読むことを妨げるものではありません。現在、人間が習得している知識は限られていますが、人間の想像力は無限です。ほんの一瞬で、誰も行ったことのない場所に連れて行ってくれるのが、SFの最大の魅力なのかもしれません。

参考文献:

[1]https://scienceexchange.caltech.edu/topics/quantum-science-explained/entanglement

[2]https://www.nanowerk.com/nanotechnology/introduction/introduction_to_nanotechnology_22.php

[3]http://www.news.cn/tech/2022-10/21/c_1129074076.htm

[4]https://www.sciencealert.com/what-is-nuclear-fusion

著者: 王江山、科学技術史博士

査読者：中国科学院大学人文学部教授 王 陽宗

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