《三体》装备原型大揭秘

山东省胶州市第三中学 张慧雯

文学艺术虽然高于生活，但终归来源于生活。随着《三体》小说改编的电视剧热播，我们发现原著和影视剧中的一些大型科学设备，其实都能在现实中找到原型。

良湘加速器

在电视剧《三体》中，男主角汪淼为物理学家杨冬在“良湘加速器”旁边拍了一张照片，而剧中杨冬的工作正是利用“良湘加速器”进行粒子物理实验。据说，这一场面的取景地是中科院高能所的北京正负电子对撞机国家实验室。众所周知，正负电子对撞机就是一种粒子加速器，这一点与剧中的设置高度吻合。

北京正负电子对撞机于1988 年竣工，是我国第一台高能加速器。它能够将各种粒子加速到极高的速度，然后使其轰击一个固定靶。再通过研究高能粒子与靶中粒子碰撞时产生的各种反应，发现新粒子、新现象。

北京正负电子对撞机看起来就像一支超大的羽毛球拍，它占地约5 万平方米，大致上由直线加速器、输运线、储存环、大型粒子探测器北京谱仪和同步辐射装置组成。

最初我国建成的正负电子对撞机储存环是单环结构，目前经过升级改造后是双环结构。其中一条储存环里是高速运动的电子，另外一条环里则是电子的反粒子——正电子。

除了升级改造和检修之外，几乎每时每刻那些经过加速的电子和正电子，都以接近光速的速度在大型粒子探测器北京谱仪的正中区域完成对撞。紧接着，带电粒子便在超导磁体的作用下发生偏转，不同种类的粒子飞往不同的方向。

建成30 多年以来，北京正负电子对撞机产出了粲物理领域许许多多的精确测量成果。

北京正负电子对撞机

无限能源

在《三体》中，当人类得知三体舰队即将在数百年后入侵地球时，终于努力突破了人工智能“智子”的封锁，掌握了可控热核聚变技术。在这种可控热核聚变反应炉里，只需要很少的一点燃料便能释放出巨大的能量。在小说中，这种技术和装置被称为“无限能源”。

核裂变和核聚变是核能释放的两种不同方式。我们目前的核电站、核潜艇、核动力航母以及核武器应用的都是核裂变原理。它利用不稳定核素在中子的轰击下发生分裂并释放出能量和中子，中子继续轰击下一个重核，最终形成链式反应。不同的是，核反应堆的链式反应可控，核武器则属于雪崩式链式反应。

而现实中最常见的核聚变则是太阳内部的能量释放反应，它产生大量的光和热等。核聚变几乎不产生辐射，不存在核泄漏的风险。同时，它需要的原料氘在地球上储量丰富，可以说是唾手可得。

目前，我们理论上可以通过磁约束和惯性约束两种方式来实现可控核聚变。其中，惯性约束由于技术条件限制几乎不可能实现，而磁约束下的可控核聚变正在实验阶段，它所用到的装置被称为“人造太阳”。

“人造太阳”即托卡马克装置，是“国际热核聚变实验堆计划”的核心装置。因为太阳本身就是一个巨大的核聚变反应堆，在它内部的高温高压环境下，氘、氚原子不停地进行着聚变反应。

其中，托卡马克装置是进行可控核聚变研究的主流装置，它利用强磁场把上亿摄氏度的等离子体长时间控制在真空容器里，并使聚变反应稳定持续地进行。它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈，通电后其内部会产生一个巨大的螺旋状磁场。

“人造太阳”真空室

2020 年，我国最新一代“人造太阳”，也就是可控核聚变研究装置“中国环流器二号M 装置”在四川成都建成。理论上，它的等离子体电流能力可达2.5 兆安培以上，等离子体离子温度可达1.5 亿摄氏度。

红岸基地

不论是在小说还是电视剧《三体》中，红岸基地都是在冷战背景下，对抗外国太空计划的绝密国防工程。由于红岸基地的标志性设备或者说主体单元就是一个巨大的抛物面天线，因此很多观众都认为它的原型应该就是我国的某个射电望远镜。比如说，北京密云的不老屯天文台，佳木斯66 米射电望远镜深空站等。

我国射电望远镜及其相关技术发展迅速。目前我国拥有500 米口径射电望远镜，位居世界前列，世界上最大的120 米口径全可动低频射电望远镜在我国云南，而110 米口径全可动射电望远镜也已经在新疆开工建设。

电视剧中不断穿插上世纪六七十年代叶文洁在红岸基地里工作的场景，尤其是在开头几集，有很多从大型计算机里输出打孔纸带的画面。原来，在那个时代即便是国家级的大型计算机也没有显示器，只能依靠打孔来输入或输出信息。计算机使用的是二进制，其中打孔的部位代表1，没有打孔的部位则代表0。

《三体》中涉及的科技装备、科学知识、科幻概念其实还有很多，其中有一些我们能够找出原型，或者说在未来能够实现。但还有一些则是文学作品对于现实世界的升华，属于脑洞大开的产物。