三體文明會在宇宙中存在嗎？

我國當代知名科幻作家劉慈欣科幻小說《三體》剛剛榮獲世界科幻文學界的最高獎項——雨果獎。最近幾年來，《三體》系列紅遍大江南北，被視為中國科幻文學的里程碑之作。伴隨著《三體》小說的熱銷，三體問題也為眾多的讀者所熟知。劉慈欣在小說里構造出了一個複雜而迷人的宇宙體系，這樣一個三體系統在現實宇宙中存在嗎？

實際上，這樣一個忽然很規律、忽然很紊亂的三體系統在宇宙中是不存在的，即使存在，也會很快崩潰。所謂的行星，要麼飛離恆星要麼飛向恆星。如果要像三體中說的那樣時近時遠，還能讓一個文明產生，幾乎是完全不可能的。

三顆恆星的系統

不過，《三體》小說中提到的的「三體人」所居住的恆星系統還真有「生活原型」，這就是半人馬座α（南門二）三合星系統。半人馬座α由三顆恆星組成，其編號分別為A星、B星和C星，其中半人馬座α星C被命名為「比鄰星」，是距離太陽最近的恆星之一，距離為4.22光年。由於半人馬座α星系統距離地球很近，因此許多科幻小說都描述這裡擁有與地球截然不同的世界和宇宙生物，存在著發達的宇宙文明。令人震驚的是，就在2012年，天文學家竟然發現了在半人馬座α星系統很可能有一顆地球大小的行星，圍繞著其中的B星公轉。不過遺憾的是，據計算，這顆行星上一年的周期僅有3天多，這說明該行星的公轉軌道離它的「太陽」距離十分近，就像是我們水星的「超級沸騰」版，根本不可能有生命存在。

這個三體系統為什麼如此穩定、並沒有小說所描述的那樣混亂呢？事實上，半人馬座α並不是很標準的三體系統，而是一個雙星系統加一個衛星恆星而已，是一種以2+1形式存在的「三體系統」。A星和B星以一個偏心率較大的橢圓軌道互相圍繞旋轉，公轉周期為79.9年。較小的C星（比鄰星）則在遙遠的0.2光年之外以50萬年以上的周期圍繞A、B星的質量中心緩慢公轉，由於比鄰星離A、B星實在是太遠了，最後很可能飛離半人馬座α星系統。也有科學家認為，比鄰星本來就是個過客，當然會要離開α星繼續在宇宙中漂流了。

天上有兩個太陽

如果半人馬座α星系統真像小說中所說的那樣，有一顆距離A、B星適中的、跟地球大小相似的行星，毫無疑問，其運行軌道不會那麼瘋癲，而是跟地球一樣很穩定。如果我們身處在那樣的行星，會看到怎樣一幅圖景呢？

喜歡《星球大戰》的讀者大概會記得天行者盧克的家鄉塔圖因，那是一個有著兩顆橙色太陽照耀的星球，雙倍的陽光使得塔圖因成為一個沙漠的世界。很顯然，塔圖因是在圍繞著一對雙星運轉，在那裡，人們肯定說不出「天無二日」這樣的話。但是，在那樣的雙星世界裡真會有塔圖因這樣的行星嗎？

在宇宙中，像太陽這樣孤獨的恆星是少數，多數的恆星都是兩個或兩個以上匯聚在一起，組成雙星或者聚星。多年來，天文學家一直認為雙星系統不會擁有行星，因為在雙星系統中，行星很可能不是被其中一顆恆星吸進去就是被甩到宇宙空間。但隨著觀測技術的不斷提高，天文學家已經在越來越多的雙星系統中發現了行星。

在那裡運行的行星確實比較複雜，其軌道分為兩種：一種是在外圍同時繞兩個恆星運轉，稱為外圍軌道；一種是只繞其中一個恆星運轉，稱為內部軌道。

在外圍軌道上運轉的行星，如果距離雙星非常遙遠，就是大外圍軌道，這時行星將會沿橢圓形軌道同時繞這兩顆恆星運行，跟地球繞太陽旋轉沒什麼區別。儘管天上總是有兩顆太陽同時照耀，但由於距離非常遙遠，這顆行星無疑會和冥王星一樣寒冷。行星如果很靠近雙星，就是小外圍軌道，遍布沙漠的炎熱的塔圖因就是這一類行星，兩顆太陽會如同《星球大戰》中演的那樣結伴同升同落。有意思的是，近距離圍繞雙星的行星，其所受的雙星引力開始變化無常起來，這時行星的運轉必須與雙星繞轉的方向相反，逆向而行，否則整個系統將無法穩定存在，行星不是被恆星吞了就是要飛出去。因為行星在順行時會被雙星帶著猛跑，結果無法控制自己，最終導致失衡。

穿行於兩個太陽之間

到目前為止，科學家還沒有發現這種在外圍軌道上運轉的行星，在雙星系統中所發現的行星都屬於是在內部軌道上運轉的行星，就是說，行星穿行於兩顆恆星之間，但只圍繞其中一顆恆星運轉，離另一顆比較遠。半人馬座α三星系統的行星就是圍繞B星運轉的。如果雙星系統中兩顆恆星的距離比較近，行星穿梭其中時，很可能遭受兩顆恆星的引力拉拽，被撕裂而化成一片飛灰。

我們想像一下，如果我們生活在這樣一顆行星上，天空上是不是同樣有兩個太陽呢？情況有點不一樣，我們看到另一顆較遠的恆星像是一顆明亮的「飛星」，當「飛星」最亮的時候，可以看到它是一個小太陽。最暗的時候，看上去就是一顆非常亮的星星，但亮度仍然到了刺目的地步，不能用眼睛直視。如果太陽下山了，「飛星」還沒下山的話，「夜空」仍然非常明亮，在「飛星」的照耀下，天空和大地仍然沐浴在一片溫和的橙色光輝中。只有當「飛星」也下山了，真正的夜晚才來臨，點點繁星灑滿了夜空。

兩顆恆星同行星三者之間組成一個正三角形的情況也會出現，根據拉格朗日在「三體問題」中的證明，它們將始終保持正三角形的相對位置不變，就如同特洛伊群同木星和太陽的關係一樣，這種情況下，在行星上我們看到的又是一大一小兩個太陽了。

我們目前考慮的都是一顆行星和雙星間的關係，如果一個雙星系統有更多行星會是什麼情況呢？這就相當複雜了，我們以太陽係為例來看看。我們經常說如果木星大一些的話，太陽系就可以成為一個雙星系統，如果真是如此的話，我們的太陽系就是一個帶著很多行星的雙星系統。這樣，我們的地球和水星、金星、火星就是屬於內部軌道運轉的行星，也就是說只繞太陽，不繞木星；海王星和更外的行星是大外圍軌道，同時繞太陽和木星兩顆恆星轉。至於土星，由於離木星很近，屬於小外圍軌道，無法穩定存在的。目前的木星是行星，對土星產生不了什麼影響，但如果木星真的成了恆星的話，至少會比現在大80倍，從而土星產生巨大影響，土星會被木星巨大的質量所吸引，一頭撞進木星的懷抱。介於土星和海王星之間的天王星，則看木星質量到底多大才能決定生存的可能。

星空出人意料

至於多了一顆恆星照耀的行星是否能產生文明，就有待商榷了，不過可以料想的是，如果那樣的行星上真的產生了文明的話，它的天文學和物理學發展肯定會比較慢。因為那裡白天長黑夜短，那裡的科學家恐怕積累不了太多的觀測資料，而缺少足夠的星空資料，天文學的發展就無從談起。另外，雙星系統中行星的運轉都過於複雜，那裡即使產生了開普勒這樣科學大師，恐怕窮其一生都分析不出開普勒三定律，而沒有開普勒三定律為基礎的話，牛頓就算被1000隻蘋果打破了頭也創立不了萬有引力定律，沒有萬有引力定律，他們又怎麼能計算星空？

不過，天文學家對於雙星系統為什麼能夠存在行星感到好奇，因為從行星形成理論上，雙星系統在形成之初，它們的引力會彼此干擾，使得塵埃和氣體沒有機會凝聚起來形成行星，接下來，兩大恆星再把這些物質清掃一空。相應的太陽系裡的例子是，木星內側的小行星帶里，就沒能形成一顆大行星，而木星還時不時把一些倒霉的小傢伙拉過來變成衛星或者乾脆吃下去。如果木星足夠大，大到成為另一顆恆星，那麼木星內側水星、金星、地球和火星都將不存在。

有科學家指出，雙星系統中的行星可能都不是一開始形成的，而是後來從別處俘獲的。宇宙中有一些無家可歸、獨自流浪的行星，它們如果漂浮到一個雙星系統附近，就會被雙星俘獲。如此看來，我們對恆星和行星的形成機制還需要進一步認識，浩瀚的星空還有很多秘密等待我們去揭開。

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