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《三体》中，三体人为什么不能预测三体运动？
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发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：
回答于 2019-09-11 08:43:50
从小说《三体》中关于“三体”描述说起，数学家魏成避世在寺院中，在方丈（也是个高人）的启示下寻找“空”，开始魏成在意识中创造了第一个“空”是无际的太空，其中什么都没有，很快魏成发现这空无一物的宇宙不能使自己感到宁静。于是在这无限的空间中创造了一个球体，不大的、有质量的球体（单体问题），因为只有一个球体，没有其它任何东西，宇宙中没有任何东西作用于它，它也没有任何东西可作用，它悬在那里，没有任何的运动，永远不会有丝毫变化。于是魏成继续创造了第二个球（双体问题），但情况并没有好多少，如果没有初始运动，两个球会靠在一起，然后一动不动，如果有初始运动且不相撞，它们就会在各自引力作用下相互围绕对方旋转，不管怎样初始化，那旋转最后都会固定下来，永远不变。魏成引入了第三个球体（三体问题），这个三球宇宙一下子变得复杂起来，三个被赋予初始运动的球体在太空中进行着复杂的、似乎永不重复的运动。这就是小说中关于三体问题的描述，当然三体问题并非小说原创。
单体、双体问题都是比较简单的，三体问题的难度骤然上升，而三体问题是解决Ｎ（N>2）体问题的基础。三体问题是天体力学中的基本力学模型，是指三个质量、初始位置和初始速度都是任意的可视为质点的天体，在相互之间万有引力的作用下的运动规律问题。这个问题研究时间可以追溯到17世纪，牛顿万有引力理论提出后，准确预测了两个互相吸引的天体(比如太阳和地球)的运动轨道基本是椭圆形，如果有3个天体呢，天才牛顿没有给出答案，之后的200多年，无数科学家为解决这个问题绞尽脑汁，直到庞加莱的出现，三体问题得到初步解决，庞加莱通过证明发现三体问题没有解析解，即使微小的扰动，也会在之后的运动中无限放大，也就是说三体系统极度敏感，这个敏感性怎么理解呢，举个例子天气预报系统，如果把前天和昨天的天气数据作为初始参数分别进行计算，即使昨天的数据是按照前天数据作为初始参数计算的，经过一段较长时间的运算，如果不进行人工修正，那么数据差距将会越来越大，甚至完全不靠谱，一个可能计算出台风，另一个可能是风和日丽。
“三体问题”难在哪？一般三体问题的运动方程为18阶方程，必须得到18个积分才能得到完全解，然而目前只能得到10个初积分。简单可以理解为，描述三个物体的运动总共需要18个量，只能列出10个方程。
三体问题是解决Ｎ体问题的基础，既然三体系统极度敏感，而现实中对三体问题是要必须面对的问题，如太阳系中各行星的运动。在解决三体问题的过程中，很多人转向了“限制性三体问题”的研究，就是三个天体中，其中一个的质量很小，那么这个质量很小的天体对其他两个天体的影响很小，由此造成的误差在可接受和控制的范围之内，太阳系内各天体的运动问题就是限制性的多体问题，太阳的质量占整个太阳系的99.86%，在计算某个行星的运动时可以采用限制性三体问题的思路。
最近中国的探月工程在嫦娥4号准备在月球背面着陆，为解决通信问题，中国发射了鹊桥中继卫星。鹊桥卫星、地球、月球就构成了一个三体问题，然则鹊桥卫星的质量相对于地球和月球相比差距实在是太大，这就是一个“限制性三体问题”的应用。鹊桥中继星运行在地月引力平衡点L2点（有L2，自然有L1，地月引力平衡点有5个），处于此位置能够保证卫星位置的稳定。
另外，研究数学也是发家致富的一条途径，美国克雷数学研究所有7个数学悬赏问题，每一个问题奖金100万美金，其中的庞加莱猜想已经被解决并成功领取奖金，前一段时间沸沸扬扬的“黎曼假设”的证明最后不了了之，中国的数学天才们请继续努力。
回答于 2019-09-11 08:43:50
不是解不出（日月地就是一个非严格意义上的三体啊日食月食不是每次都可以预报），是严格意义上的三体系统（算上行星其实是四体）本质上是混沌的，哪怕行星上的人走动都会影响系统运动使得三体运动看似不可解了，类似于蝴蝶效应对气象预报的作用。
回答于 2019-09-11 08:43:50
这个问题我们通过《三体》中的内容来解答。
什么是“射手”和“农场主”假说
“射手假说”：有一名神枪手，在一个靶子上每隔十厘米打一个洞。假设这个靶子的平面上生活着一种二维智能生物，它们中的科学家在对自己的宇宙进行观察后，发现了一个伟大的定律：“宇宙每隔十厘米，必然会有一个洞。”它们似乎把这个神枪手一时兴起的随意行为，看成了自己宇宙中的铁律。
“农场主假说”：一个农村里有一群火鸡，农场主每天中午十一点来给他们喂食。火鸡中的一名科学家观察这个现象，一直观察了近一年都没有例外，于是它们也发现了自己宇宙中的伟大定律：“每天上午十一点，就会有食物降临。”它在感恩节早餐向火鸡们公布了这个定律，但这天上午十一点食物没有降临，农场主进来把它们都捉去杀掉了。
《三体》小说世界中的神射手和火鸡
这两个科学假说不仅在人类文明中体现，在文明程度远高于地球的三体世界也有体现。在《三体》游戏中，无数的玩家都曾经对三体星系中的三颗恒星进行过观察和预测，并凭借这种经验，对乱纪元和恒纪元进行分析。但是事实上，他们都失败了，每当他们骄傲地告诉至尊，自己掌握了三颗恒星的运动规律，下一刻灾难马上来临，这和“农场主假设”的情形十分相似。
茄茄认为，三体星系中三颗恒星的运动有以下两种规律：第一种就是真的没有规律，无法观测，只有三体文明发展到足以抵御乱纪元之时才能生存；第二种就是三颗恒星的运动周期太长，长到没有一个文明能够存在超过一个周期，所以在“射手和农场主”假说之下，三体人达成共识——三星系没有任何规律。
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