三体里有电脑系统吗-三体里面的东西是真实存在吗

1.三体运动为何无法预测？

2.《三体》中，三体人为什么不能预测三体运动？

3.科幻小说《三体》里的科学推定和假想，真的有科学依据吗？

4.《三体罗辑传》：三星系统在宇宙中存在吗？

5.三体人为什么要发送智子？

三体运动为何无法预测？

看了文章标题有没有一种丈二和尚摸不着头脑的感觉？什么鬼？三体运动跟蝴蝶效应有什么关系？如果你有这样的疑问，请听我明明道来。

三体问题

看过科幻小说《三体》的读者一定都对里面的三体系统里的三体运动印象深刻，拥有高度文明的三体人居住在一个有三颗恒星的行星上，他们经过n代的智者的努力，依然无法搞明白三颗恒星的运动规律，因为这是一个三体系统，他们最终承认，这个系统是无解的。

这虽然只是一本科幻小说，但它里面所描述的三体问题确实是现实中的世纪难题，曾经难倒了无数天才横溢不可一世的数学家，这其中就包括了牛顿、欧拉、拉格朗日、拉普拉斯、庞加莱和希尔伯特。

最初，牛顿在利用他发现的力学定律研究完二体（双星）问题后，就尝试研究三体（三星）问题，他发现三个天体的运动根本无法精确预测。在牛顿之后的两三百年里，数学家除了给出一些特殊解，始终没能给出解析解，也就是没有特定的公式能给出准确的运动规律。

最终，数学家庞加莱证明，三体问题很可能没有解析解，也就是说不存在精确的解。庞加莱指出，只要初始条件产生细微的变化，随着时间推移，三体运动就会产生截然不同的变化结果，因此，三体运动无法精确预测。后来，大家把这种因初始条件细化而导致结果无法精确预测的系统称为混沌系统。

虽然常规的三体系统无法预测，但数学家还是给出了一些特殊三体系统的精确解，这被称为三体问题的特解。最为人熟悉的应该就是由欧拉和拉格朗日发现的5个平面三体运动特解拉格朗日点。在三个处在同一平面上的三个天体，假如其中一个较小的天体处在另外两个天体的拉格朗日点上，则会随另外两个天体保持固有距离同步旋转，这样的三体系统的运动规律是可以预测的。

除了这五个拉格朗日点特解，还有一些特殊解，它们无一例外需要三个运动的质点处在同一个平面上，比如下面这个8字形的特解。

至于下面这个圆形轨道的特解，实际上就跟第4和第5拉格朗日点（L4和L5点）基本上是一样一样的。

目前为止，数学家已经找到了十多个这样的三体运动特解，但解析解至今未找到。

蝴蝶效应

个别读者应该对蝴蝶效应这个词并不陌生，因为它在各种文章里都时有出现。关于蝴蝶效应的最早描述是来自美国麻省理工学院的数学与气象学家爱德华?罗伦兹。

在大约60年前，罗伦兹利用现在看来属于玩具级的计算机模拟天气变化。最初他模拟了一段并把结果打印了测量，后来又想增加一段时间，但他不打算让计算机把之前的重新计算一遍，而是从中挑了一个之前模拟的结果，把数值输入到计算机进行模拟。结果它发现在这个输入之前模拟出的结果作为初始值的天气演化结果与第一次计算中这个"初始值"后面演化的结果完全不是一回事。而且在最初，两个结果还比较接近，但随着时间的推移，两个结果越来越不一样。

如果你看不明白我上面在说啥，我举个简化的例子，就是你模拟兔子和乌龟赛跑，你记录了全过程，然后下一次，你从上次模拟的10秒的时候，兔子和乌龟相对位置和速度等参数输入作为初始值继续模拟，理论上两次模拟的结果应该是一样一样的，兔子应该在同一个时间追上乌龟，但事实的情况是并非如此你发现两次模拟的结果完全不一样。

后来，1972年罗伦兹在一次学术报告中提出了一个疯狂的问题，他那篇报告的题目就是：《巴西（南美洲）的一只蝴蝶舞动翅膀，可以引发得克萨斯州（北美洲）的一场龙卷风吗？》！一个听起来让人发笑的现象蝴蝶效应被正式提出了。我坦白，我也曾经嘲笑过这疯狂的想法

说到这里你可能发现了，蝴蝶效应所描述的正是前面三体问题里的混沌系统！所以你现在明白我题目所说的意思了吗？三体运动为何无法预测？因为蝴蝶效应，初始参数的细微差异都会被时间逐渐放大，直至整个系统面目全非。它们产生的共同原因就是混沌！

那么上面那个简化的龟兔赛跑例子又是怎么回事呢？其实它同样是一个混沌系统，这混沌来自于兔子的自由意志。它有可能一口气跑完了全程并赢得了比赛，但也有可能跑一半后觉得就这么快赢了一点也不好玩，于是在路边打了个盹，然后被乌龟超过输掉了比赛。而乌龟的情况就简单多了，它只会一个劲地往前爬，所以这样看来，聪明的人比较混沌就是比较难以预测

混沌之美

混沌很复杂，但混沌也可以很简单。很多人觉得混沌是个很深奥的学科，没错，它确实很深奥，但同时无需深奥的知识你就可以理解它。在我们的大自然中，混沌无处不在，从天体的运行，到天气的变化，从星系的旋臂，到溪涧的流水，处处充满了未知，看似无序却又井然有序。

因为混沌，我们的世界有无限可能，正因如此，它充满新奇，如果一切都在意料之中，世界将会多么无趣。

《三体》中，三体人为什么不能预测三体运动？

我们所说的三体问题，一般是指在牛顿引力条件下，求解三个运动天体的运动解析解，这是经典天体力学的常见术语。如果三体中有一个天体的质量可以忽略，此时仍然是三体，只是第三体对剩下两天体无引力作用，称为限制性三体问题。刘慈欣小说的三体行星，按照定义应该至少是限制性四体问题（三颗恒星和一颗质量可以忽略的行星）。如果涉及到广义相对论，则是相对论天体力学的问题，目前相对论天体力学两体问题都还没有很好得到解决。这里说一下题外话，国内能开设天体力学课程的高校真的少之又少，印象中只有南京大学和北京师范大学的天文专业才能开天体力学。国内有航天专业的高校比较多，但航天动力学与天体力学是有区别的，两者的侧重点是不一样的。国内有天文专业的高校这么少，天体力学理论又很难搞下去，所以天体力学现在都多多少少与天体物理相结合。三体问题有没有解析解或均匀收敛的级数解，这个在牛顿力学诞生以来就有人在思考了，牛顿，拉格朗日，拉普拉斯等等。拉普拉斯创立的拉普拉斯-拉格朗日方程，证明太阳系行星在长期摄动(Secular Pertubation)下的稳定性。

在1887年，瑞典国王奥斯卡二世赞助了一项现金奖励的竞赛，征求太阳系的稳定性的解答。庞加莱参加了这次竞赛，利用自己发明的庞加莱截面，给出了三体问题对初值极其敏感的结论。从数学的角度上看，三体问题和任何一个非线性的微分方程一样，无法给出解析解是很正常的事，随便给出一个非线性的微分方程，就很可能没有解析解。之所以三体问题这么著名，就是因为它有广泛的应用，太阳系行星的稳定性，星团中恒星的引力作用，人造卫星的运动，这都离不开牛顿的天体力学。另外一个著名的微分方程，流体力学的纳维斯托克斯方程也有极其广泛的应用，所以美国克雷数学研究所设立的七个千禧年大奖难题之一就是寻找纳维斯托克斯方程的存在性和光滑性，但现在只有俄罗斯数学家佩雷尔曼解决了七个难题中的其中一个的庞加莱猜想，纳维斯托克斯方程及剩下的五个难题都没有解决。虽然三体问题一般不能给出解析解或有实用价值的级数解，但可以给出数值解，这也是天文中经常遇到的N体模拟。数值求解微分方程，从本科数值分析课程上学到常微分方程的欧拉算法，龙格库塔算法，到偏微分的有限差分算法，甚至国内冯康先生发明的保辛算法，有限元算法等等，算法是比较成熟的且种类繁多的。但数值算法求解微分方程的数值解需要初始条件和边界条件，对于三体问题，还有上文提到对初值敏感性，存在着混沌。所谓的混沌是指非线性系统对初值敏感所造成的长期不可预测性，混沌不是混乱，是确定性的不可预测性。天文观测存在观测误差，算法存在截断误差，计算机计算存在舍入误差，误差的存在使得计算与真实情况存在差异，而系统本身又对初值敏感，小小差异的输入，在经过一定时间后（李亚普诺夫时标），输出会产生巨大的差异。如果真的存在没有误差的观测，没有截断误差的算法，没有舍入误差的计算机，那我们可以用计算机得到永远精确的数值解，但这是不可能的。所以在传统的太阳系稳定性数值计算中，一般也就算几百万年，几千万年，因为有误差存在，算得再多，后面的结果也和真实的不一样，没有意义了。

科幻小说《三体》里的科学推定和假想，真的有科学依据吗？

这是科幻小说，所以必然有一些对于科学的幻想，整个小说都是构建在相对论，宇宙大爆炸还有微观粒子理论等一些学说上的，这些学说很多地方至今都无法完全得到证实，因为很多理想条件现有技术下根本无法满足，不过好歹也是被大多数人认可的。小说里关于太阳广播，智子，二向箔，多维度，黑暗森林法则等东西的描述，这些东西大部分就是别人提出的猜想，没有太大理论支撑，作者在上面进行扩展就更是科幻了。

时代在进步，很多伟大的科学理论都被未来的学说推翻了，更别说小说里猜想的东西了，对于科幻小说，你只要觉得里面有一定科学理论作为依撑，不是完全闭门造车天方夜谭就够了。更加鬼扯的玄幻小说穿越小说你都能接受，为什么不能接受这种带幻想色彩的小说呢

《三体罗辑传》：三星系统在宇宙中存在吗？

三体人生活的星系有三颗恒星，形成的三星系统，而三体人的行星就在这样的三星系统中。三体中的描述指三体人所在的三星系统是无规律的，三体人也因此进化自己，可以通过"脱水""浸泡"来生存，适应恒星的无规律运动带来的温度变化。那这种三星系统在宇宙中存在吗？系统中的行星有存在生命的可能？

事实上三星系统在宇宙中很普遍，普遍的有点超过常识。因为我们生活在只有一颗恒星的恒星系中，所以无法想象三星系统。其实不仅有三星系统，还有四星、五星等等，都是在宇宙中比较普遍的，太阳所处的位置是银河系的边缘，而靠近银河系中心的位置恒星数量密度更大，多星系统的可能性也就可能越大。

我们熟悉的北极星就是一个三星系统，有两颗伴星和一颗主星。三星系统也是在牛顿的万有引力定律的框架内，所以有些三星系统是可以计算出规律的，例如三角形的，或者主星加伴星等其它简单的组成方式。他们围绕的点不一定是一个星球，可能是一个万有引力平衡点，那里可能什么都没有，但是三颗恒星的相互作用就会产生那样的点。同样也有"无规律运动"的三星系统，不过也只是无法预测。不一定是绝对无规律，只是在较短的时间尺度是没有规律的，只有很长的尺度才会表现出规律。

在三星系统是很难产生生命，或者文明。准确的说是以人类为标准的生命体，因为宇宙中应该会有很多生命形式，是无法想象的。比如有的生命是硅基的，那样的生命对温度的要求则要小的多，有可能有些生命不需要水，甚至也有可能不需要阳光。所以我们限制一下，如果以人类为标准，三体星系中有生命的可能吗？只能说很难有，尤其是一颗行星的运动因为恒星而运动的非常复杂，离恒星的距离时远时近，那么就很难有人类这样的生命体。

就像三体文明一样系统，人类无法适应变化无端的天气。但是如果行星能够离远一点，远到将三星系统变成一个独星，即三星之间的距离相比于行星和恒星的距离可以忽略，也就有存在人类这样生命的可能

宇宙是无边无际的，什么样的星系都有可能，什么样的文明也都有可能，所以在观察时不能以人类本身为基准。如果这样的话，那可能三体人那样的文明到处都有。

三体人为什么要发送智子？

《三体》告诉我们在信息时代，普通人可能造成多少损失？《三体》作者的回答是：在信息时代，一个普通人可以毁灭地球。三体人生活在离太阳最近的恒星系统中。他们的技术非常先进，远远超过人类。但是，它们的恒星系统非常不稳定，不适合长期生存。

因此，他们开始监视宇宙，试图寻找可居住的星系。在这种情况下，三体人1379与地球上的叶文洁进行了对话，而这两个不起眼的小人物在各自星球上的对话引发了未来人类数百年的动荡和亡。

在人类过去的历史中，普通人无法确定一个国家或一个国家的命运。但是，在信息畅通的现代社会中，普通人可能拥有这种破坏力。

三体的科学观

决定文明高度的是基础科学。基础科学通常被认为缺乏某种东西，基础科学不会产生收益，投资巨大，但是三体人并不那么愚蠢。三体人距离地球只有4光年，而采用三体人的技术，他们的飞船最快速度是光速的十分之一，这意味着三体人需要400年才能到达地球。

尽管此时三体人的技术远远超过了人类，但由于航天器的限制，其技术在进入地球的过程中将处于停滞状态。因此，三体人思考这四百年来地球上人们的技术将发展到何种程度，因此三体人研究了人类发展的历史。

他们得出的答案是，人类技术将在400年内超越他们。因为他们发现人类从旧石器时代到新石器时代花费了数百万年，从冷武器时代到热武器时代花了数百年，从热武器时代到核武器时代只花了几十年。按照这种加速，人类科学技术将在400年内远远超过三体人。

因此，三体人发送了一个名为智子的东西来阻止人类对微观世界的探索，智子会干扰粒子对撞机并为人类的微观实验创造许多错误的信息，令对撞机无法工作。人类基础科学探险被密封，无法与三体人文明抗争。