《三體》中,三體人為什麼不能預測三體運動?

5 個回答
深度科幻
2019-02-17

《三體》中,三體人為什麼不能預測三體運動?

要回答這個問題之前,首先普及一下什麼是“三體運動”?

三體運動:又被稱為三體問題,是天體力學中的基本力學模型。它指三個質量、初始位置和初始速度都是任意的可視為質點的天體,在相互之間萬有引力的作用下的運動規律,在數學上無法精確求解。三體問題最早由上世紀最偉大科學家之一希爾伯特提出,直至今天無解。

小說中的三體概念:在《三體》小說創作時,劉慈欣巧妙借鑑了“三體”這一概念,將其與半人馬座a星的三顆恆星聯繫起來。在小說中,三體文明由於有三顆太陽,引力相互疊加相互影響,造成各自的運行完全沒有規律,不斷的給三體文明造成毀滅的災難。進化了196次的三體文明對此完全束手無策。

三體人為什麼不能預測“三體”運動?不是不想預測,而是天天都在預測,日日都在預測,用各種方法預測,付出了196次慘烈的代價,但以三體人的科技實在是預測不了。

在《三體》的原著中,劉慈欣對三體文明的歷史說的極其模糊。ETO降臨派在三體文明的幫助下製作的《三體遊戲》,雖然不是真實的三體歷史,但大概的方向和節點應該是一致的,從中我們可以大致看出三體人為預測三顆太陽所付出的艱辛和努力。為了方便理解,現整理如下:

第1次預測,137次文明之前——由三體類似人類伏羲的先知進行。方法:認為太陽是神,需要通過巨擺進行催眠;特點:原始圖騰崇拜;結果:失敗!

第2次預測,137次文明——由三體類似人類周文王的先知進行。方法:原始星象、陰陽占卜;特點:原始巫術;結果:失敗!

第3次預測,140次文明——由三體類似人類的聖人孔子進行。方法:宇宙禮法;特點:教化;結果:失敗!

第4次預測,141次文明——由三體類似人類的原始工程科學家墨子進行。方法:宇宙模型;特點:機械模擬;結果:失敗!

第5次預測,183次文明——由三體類似人類文藝復興的科學家哥白尼進行。方法:天文觀測、計算;特點:古典科學;結果:失敗,但第一次發現有三顆太陽!

第6次預測,184次文明——由三體類似約翰·馮·諾依曼(經典計算機發明者)牛頓的科學家進行。方法:人列計算機;特點:經典二進制計算機;結果:失敗!

第7次預測,191次文明——三體科學家計算。方法:科學觀測+計算;特點:現代科學;結果:取得飛星不動預警但最終失敗!

第8次預測,192次文明——三體類似人類愛因斯坦的科學巨人。方法:科學觀測+計算;特點:現代科學;結果:失敗,但證明三體問題無解,三體唯一的希望就是飛向宇宙!

從這8次重要的預測節點可以看出,科技遠超地球人類三體文明為三體問題付出了多少,而且這還僅僅是三體196次文明所做努力的滄海一粟。為什麼三體人會如此的冷酷,由如此現實,一定要侵略地球,因為付出的太多了!

延伸問題:三體運動是否在現實中無解?是的!三體運動在小說中是否無解?不是,用光粒摧毀三體太陽的清理者用一艘飛船的資源,在一瞬間就求瞭解,直接用光速微粒毀滅了三體世界。

附註:至於為什麼光粒摧毀三體太陽要一定求解三體問題,因與主題無關暫不做分析,請看小編之前的分析。

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夜里那片光
2019-12-25

從小說《三體》中關於“三體”描述說起,數學家魏成避世在寺院中,在方丈(也是個高人)的啟示下尋找“空”,開始魏成在意識中創造了第一個“空”是無際的太空,其中什麼都沒有,很快魏成發現這空無一物的宇宙不能使自己感到寧靜。於是在這無限的空間中創造了一個球體,不大的、有質量的球體(單體問題),因為只有一個球體,沒有其它任何東西,宇宙中沒有任何東西作用於它,它也沒有任何東西可作用,它懸在那裡,沒有任何的運動,永遠不會有絲毫變化。於是魏成繼續創造了第二個球(雙體問題),但情況並沒有好多少,如果沒有初始運動,兩個球會靠在一起,然後一動不動,如果有初始運動且不相撞,它們就會在各自引力作用下相互圍繞對方旋轉,不管怎樣初始化,那旋轉最後都會固定下來,永遠不變。魏成引入了第三個球體(三體問題),這個三球宇宙一下子變得複雜起來,三個被賦予初始運動的球體在太空中進行著複雜的、似乎永不重複的運動。這就是小說中關於三體問題的描述,當然三體問題並非小說原創。

單體、雙體問題都是比較簡單的,三體問題的難度驟然上升,而三體問題是解決N(N>2)體問題的基礎。三體問題是天體力學中的基本力學模型,是指三個質量、初始位置和初始速度都是任意的可視為質點的天體,在相互之間萬有引力的作用下的運動規律問題。這個問題研究時間可以追溯到17世紀,牛頓萬有引力理論提出後,準確預測了兩個互相吸引的天體(比如太陽和地球)的運動軌道基本是橢圓形,如果有3個天體呢,天才牛頓沒有給出答案,之後的200多年,無數科學家為解決這個問題絞盡腦汁,直到龐加萊的出現,三體問題得到初步解決,龐加萊通過證明發現三體問題沒有解析解,即使微小的擾動,也會在之後的運動中無限放大,也就是說三體系統極度敏感,這個敏感性怎麼理解呢,舉個例子天氣預報系統,如果把前天和昨天的天氣數據作為初始參數分別進行計算,即使昨天的數據是按照前天數據作為初始參數計算的,經過一段較長時間的運算,如果不進行人工修正,那麼數據差距將會越來越大,甚至完全不靠譜,一個可能計算出颱風,另一個可能是風和日麗。

“三體問題”難在哪?一般三體問題的運動方程為18階方程,必須得到18個積分才能得到完全解,然而目前只能得到10個初積分。簡單可以理解為,描述三個物體的運動總共需要18個量,只能列出10個方程。

三體問題是解決N體問題的基礎,既然三體系統極度敏感,而現實中對三體問題是要必須面對的問題,如太陽系中各行星的運動。在解決三體問題的過程中,很多人轉向了“限制性三體問題”的研究,就是三個天體中,其中一個的質量很小,那麼這個質量很小的天體對其他兩個天體的影響很小,由此造成的誤差在可接受和控制的範圍之內,太陽系內各天體的運動問題就是限制性的多體問題,太陽的質量佔整個太陽系的99.86%,在計算某個行星的運動時可以採用限制性三體問題的思路。

最近中國的探月工程在嫦娥4號準備在月球背面著陸,為解決通信問題,中國發射了鵲橋中繼衛星。鵲橋衛星、地球、月球就構成了一個三體問題,然則鵲橋衛星的質量相對於地球和月球相比差距實在是太大,這就是一個“限制性三體問題”的應用。鵲橋中繼星運行在地月引力平衡點L2點(有L2,自然有L1,地月引力平衡點有5個),處於此位置能夠保證衛星位置的穩定。

另外,研究數學也是發家致富的一條途徑,美國克雷數學研究所有7個數學懸賞問題,每一個問題獎金100萬美金,其中的龐加萊猜想已經被解決併成功領取獎金,前一段時間沸沸揚揚的“黎曼假設”的證明最後不了了之,中國的數學天才們請繼續努力。

正定星哥
2019-12-24

不是解不出(日月地就是一個非嚴格意義上的三體啊日食月食不是每次都可以預報),是嚴格意義上的三體系統(算上行星其實是四體)本質上是混沌的,哪怕行星上的人走動都會影響系統運動使得三體運動看似不可解了,類似於蝴蝶效應對氣象預報的作用。

李达康的小眼神
2019-12-24

這個問題好像是問人類為什麼解不出π的具體指,預測必須是有規律的,而三星運動是沒有規律的,大劉用很大的篇幅去解決接個問題

暴雪1979
2019-02-17

小說以站在人類的角度以已經認知的科學進行了無解的闡述。其實說到底還是無論三體文明還是地球文明,都處於“蟲子”的低級文明階段。

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