在《三体》中,为什么真空光速降低会导致电子、量子计算机运算速度降低?

看了几遍《三体》,对这个问题还真没有仔细思考过,回头又研究了一下,尽量解释一下,可能有点复杂。

我们先了解一个概念:精细结构常数,这是物理学中一个重要的无量纲数(就是没有单位),常用希腊字母α表示。精细结构常数表示电子在第一玻尔轨道上的运动速度与真空中光速的比值,不写公式了,只要知道这个数字的导出与电子的电荷,普朗克常数,真空中的光速等都有关。1/α≈137。

先说下量子计算机,我们知道传统计算机采用二进制,只能在0和1两个运算符号中切换,而量子计算机使用量子位元或量子比特,可以同时代表0和1两个运算符号,这种机制就赋予了量子计算机超强的运算能力,许多物质可以用作量子位元,比如单光子,电子,原子核等,所以在量子计算机中信息的传递速度也得依靠这些量子位元,而当光速降低后,量子计算机在算法上依然强大,但在信息处理速度上就会相应降低。

而电子的速度与光速还是有一点关系的,利用电荷与精细结构常数之间的关系我们就会发现,电子的速度是精细结构常数乘以光速,其速度是光速的一百三十七分之一。但在量子世界,这种变化很可能导致一些不可想象的变化,黑域中,一切物理法则很可能会失效,物质的形态也会发生变化。至于怎么推算这种变化,还是交给一些大神去解答吧。

我来给个正解。题者的说法来自《三体III死神永生》中的一个概念——低光速黑域,又称低光速黑洞

即利用数千个曲率驱动的光速飞船围绕太阳系边缘飞行,用他们的航迹遮蔽整个太阳系。

^曲率飞船

由于航迹中真空中的光速被降低,因此被航迹包裹的太阳系中的光速就会被降低到第三宇宙速度以下,即低于逃逸太阳系的速度,所以太阳系就变成一个低光速黑域

因为光速不可超越,在低光速黑域里,既然连光都无法超越第三宇宙速度,那么任何物质都无法超越这个速度,当然就无法脱离太阳系,包括人、战舰、武器,自然就无法对外构成威胁,达到向外界发布宇宙安全申明的目的

题者的问题也就由此产生,既然光速被限制在第三宇宙速度以内,且光速无法被超越,那么电子、量子的速度自然也会低于第三宇宙速度,作为在计算机主板、芯片中运行的主体被限制,计算机的速度亦会跟着降低。原本真空光速约为30万公里/秒,第三宇宙速度16.7公里/秒。计算机的速度会变成原本的1/18000,从北京给纽约打越洋电话,按照10991km直线距离,说句话对面要11分钟才能听到。

你是指最后一部分触及死线那段么?

因为基本粒子速度不超过光速,信息传递不超过光速,真空电场传播速度是光速。于是光速下降会导致以量子状态为开关基础的计算机运作速度相应降低。

2022-04-10

2022-04-10