「三体問題」の科学: 何が事実で、何がフィクションなのか?

量子のもつれを利用して人類を監視する異星文明。 3 つの星を混沌と周回する惑星。 地球上で最も硬い物質であるダイヤモンドを切り裂くことができるナノファイバー。 本格的な科学がぎっしり詰まっているにも関わらず、 3 身体の問題、ストリーミングサービスNetflixによって3月21日にリリースされたテレビシリーズは、視聴者の間でヒットしました。 これまでのところ、Netflixの全世界で視聴された番組トップ3のリストに5週連続でランクインしている。

この物語は、イギリスのオックスフォード大学で一緒に学んだ5人の若い科学者が、謎の死、素粒子物理学の失敗、そして地球を狙うサンティと呼ばれる宇宙人に立ち向かう姿を描いています。 しかし、受賞歴のある書籍三部作を基にしたこの SF 叙事詩には、どれほどの科学が含まれているのでしょうか? 地球の過去の記憶 中国の作家、劉慈欣によるこの本は現実を反映していますが、希望的観測はどの程度あるのでしょうか? それを知るには、 自然 3人の現実世界の科学者に話を聞きました。

ザビエル・デュムスクはスイスのジュネーブ大学の惑星科学者で、三星系アルファ・ケンタウリを研究しています。 Younan Xia は、アトランタのジョージア工科大学の材料科学者で、最先端のナノテクノロジーに取り組んできました。 マット・ケンジーは英国ケンブリッジ大学の素粒子物理学者であり、科学顧問を務めていました。 3 身体の問題。

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ケンジーは14年前、この番組のクリエイターの2人、デヴィッド・ベニオフとDB・ワイスに初めて会ったが、そのとき二人は人気のファンタジー・サーガを撮影していた。 ゲーム・オブ・スローンズ。 ケンジーの父親は同シリーズの撮影監督で、ベニオフとワイスは撮影現場でケンジーと雑談した。 「当時、私は博士課程の勉強をしていました」と Kenzie 氏は回想し、彼らは彼の論文プロジェクトに興味を持っていたようでした。 10年以上後、「彼らは突然私にメールを送ってきて、素粒子物理学のことについて尋ねてきた」 3 身体の問題。

完全な開示: ネタバレが含まれます。

シリーズにおける科学者の描写と彼らの関係についてどう思いますか?

ケンジー: 画面上で科学者を描写する怠惰な方法 [in other programmes and films] 孤独な天才のようだ。 現代の研究の多くはそうではありません。 同じグループで一緒に博士号を取得したため、登場人物全員がお互いを知っており、非常に友好的であるという事実は、非常にもっともらしく思えます。 また、ほとんどの物理学者は社会的に非常に有能だと思います。 私たちはますます大きなチームで働いています。 コミュニケーション能力が必要で、学業で成功している場合にはリーダーシップを発揮できなければなりません。雇用するか資金を提供するかにかかわらず、基本的に誰かを説得して自分の研究に資金を提供することができなければなりません。

おそらく現実ではないことの 1 つは、番組の実際のキャストにはかなりの数の女性 (約半数が女性) がおり、さまざまな民族的背景がうまく組み合わせられているということです。 真実は、悲しいことに、 [physics graduates] オックスフォードのような場所ではおそらく70％が白人男性だろう。 しかし、ご存知のとおり、私たちはそれが改善されることを願っています。 そして、もう少し多様なものを表示することで標準を進歩させようとするショーに害はないと思います。

その間： 私が気に入ったのは、これは少し真実でもありますが、元物理学の博士課程の学生が 5 人いて、結局基礎物理学をまだやっているのは 1 人か 2 人だけだということです。 他の人たちは皆、別のことをしていて、全員成功しています。 それが現実です。 私には博士号を取得した親しい友人が 10 人いましたが、今では学界に残っているのは 2 人だけです。 他の人たちは非常に興味深いことをたくさんやっています。

San-Ti は、三体アルファ ケンタウリ星系の惑星から出現します。 これは、彼らの惑星が星々の間で飛ばされ、混沌とした生活を送ってきたことを意味していると言われています。 果たして宇宙人はこの状況を生き延びることができるのでしょうか？

その間： ケンタウリ座アルファ星は確かに三重系であり、2 つの明るい星、アルファ ケンタウリ A と B、そして私たちに最も近い小さな星、プロキシマ ケンタウリから構成されています。 [at 1.3 parsecs away]。 実際、3 番目の星であるプロキシマが星系に結びついているかどうかは、長い間明らかではありませんでした。なぜなら、それは非常に非常に遠く、実際には星系の限界にあるからです。 プロキシマの 2 つの主星に対する重力相互作用は非常に小さいです。 つまり、彼らが番組で示したこと、つまり第三の体のせいでこのような不安定性が生じていることは、実際にはこの星系では起こらないのです。

プロキシマの周りには惑星があり、この星は太陽よりもはるかに小さくて温度が低いため、興味深い惑星です。 したがって、惑星はわずか約 15 日の周期で公転していますが、惑星の表面温度はほぼ 0 °C です。 気温的には住みやすいかもしれない [although not comfortable]。 しかし、プロキシマのような小さな星は、磁気活動やフレアが多く、大量の X 線を放出しますが、これらはすべて生命にとって好ましくありません。

地球が最初に San-Ti に連絡する方法は、太陽を使って無線信号を増幅することです。 それは可能ですか？

その間： それは可能であるべきだと思いますが、それは不可能です 3 身体の問題 を示しています。 重力レンズの効果を利用できます。太陽の後ろを通過する物体がある場合、太陽の質量を利用して、 [radio signal]。 しかし、それは特定の一方向にのみ増幅されるでしょう [rather than in all directions, as shown in the programme]。

本の中でトリソラランと呼ばれるサンティは、量子のもつれを利用してリアルタイムで地球を観察し通信するソフォンと呼ばれるハイテク粒子を解き放ちます。 これは実現可能でしょうか?

ケンジー: 示されているメカニズムは証明されており、量子衛星技術として知られる技術に間もなく導入されると思います。 基本的には、絡み合った粒子を使用して信じられないほど高速に信号を送信しており、一方の状態を測定すると、もう一方の状態がすぐにわかります。 ただし、光の速度を超える通信はできないという注意点もあります。

[To ‘read’ the distant particle] 情報を解読するには電磁信号を送信する必要があります [which travels at the speed of light]。 トリソラランは隠された次元について知ることでこれを回避します。 彼らはそれらの次元をトンネルしたり利用したりする方法を持っています。 したがって、私たちの3次元または4次元の宇宙（4次元として時間を含める場合）では、彼らは光よりも速く通信しているように見えます。

ユナン、あなたはまだこのシリーズを見たことがありませんが、あるキャラクターによって作られたナノファイバーが巨大なダイヤモンドの塊をまるでケーキであるかのように切り裂くクリップを見たことがあるでしょう。 もう到着しましたか？

夏： まず、そのクリップで見たダイヤモンドのサイズですが、それは不可能です。 あの大きさのダイヤモンドを作ることができれば、きっと簡単に億万長者になれると思います。 私の知る限り、ダイヤモンドより硬い材料は作られていません。 科学者たちは何十年もの間、ダイヤモンドを超える材料を見つけることを夢見てきました。 彼らは次のようないくつかの化合物も特定しました。 [a particular type of] コンピューターシミュレーションを使用した窒化炭素は機能する可能性がありますが、これらの材料は研究室で合成できません。 もしかしたら、私たちがまだ知らない材料で、効果がある化合物の配合がいくつかあるかもしれません。

人々はまた、カーボンナノチューブがダイヤモンドよりも強い可能性があると考えていました。 しかし、そのような強度は「伸びる」強度であり、切削用途にはあまり適していません。 カーボンナノチューブはグラフェンのシートを丸めたものです。 しかし、そのほとんどは長さがかなり短いです。 これまでのところ、数センチメートルの長さでも欠陥なく作ることは困難でした。 どうやってこの繊維を作ったのか分かりません [in the programme]。

マットは科学顧問として、シリーズの結果に満足しましたか?

ケンジー: この番組の脚本家は科学について本当によく知っています。 彼らはとても本を読んでいて、物事を非常に慎重に考えます。 彼らはただ尋ねているだけではありません [me for advice] 自分の気分を良くするために、彼らは真剣に物事を考えます。 彼らが示した細部へのこだわりのレベルには、私は感銘を受けました。 正直に言うと、あまり期待していませんでした。

この記事は許可を得て転載されており、 最初に出版された 2024 年 4 月 30 日。