日期： 2023-02-07 07:48:26 来源：中国气象局收集编辑：中国气象局 最近电视剧《三体》热播这部科幻巨著得到很好的影视化呈现也掀起了新一波“三体热”《三体》这部小说的创作源头就是著名的“三体问题”那么，这个问题真的无解吗？为何说这种“困境”也是气象人时常经历的？“三体问题”是天体力学中的一个基本力学模型它是指研究三个质量、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作用下的运动规律问题最初，牛顿在利用力学定律研究完二体（双星）问题后就尝试研究三体（三星）问题他发现在三个天体的相互作用下其运动无法精确预测在牛顿之后的两三百年里欧拉、拉格朗日、拉普拉斯等都在尝试解开“三体问题”但诸多数学家、天文学家除了给出一些特殊解外始终没办法得出特定的公式给出准确的运动规律最终数学家庞加莱提出“三体问题”不存在用公式得出的精确的解庞加莱指出只要初始条件产生细微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在《三体》这部小说中“三体问题”更加复杂三体人所生活的行星就位于一个拥有三颗恒星的三体系统之中当三颗恒星全部相互远离的时候三体行星就会处于漫长的黑暗和极度寒冷之中当三颗恒星中的两颗或三颗靠近三体行星之时三体星就会成为一片火海这两种极端情况都不适宜文明延续只有当三体行星被三颗恒星中的一颗的引力场所捕获而其余两颗恒星全部远离的时候三体星才进入了和地球一样的规律的四季变化、昼夜更迭阶段也就是《三体》中提到的“恒纪元”但由于三颗恒星形成了“三体结构”恒星的运行轨迹和方式无法长期精准把握三体文明的生存条件也因此极为恶劣地球三体组织的“拯救派”就希望通过《三体游戏》来集中有识之士的智慧帮助三体人解开难题最终避免三体人侵占地球但显然这种努力最终是徒劳的而在现实中人们也将这种因条件细微变化而导致结果无法精确预测的系统称为混沌系统比“三体问题”更著名的混沌系统则是气象人每日所要接触的上世纪中叶美国麻省理工学院的数学与气象学家爱德华·罗伦兹提出了“蝴蝶效应”他试图用计算机来模拟天气变化最初，他模拟了一段并把结果打印了测量在进行第二段模拟时他不打算让计算机把之前的数据重新计算一遍而是从中挑了一个之前的模拟结果把数值输入到计算机进行模拟然而，他却发现当把这个模拟结果作为初始值时模拟的演化过程及结果却与上一次不同且随着时间的推移两个结果差别越大上面这段描述或许有些拗口打个比方当我们记录了一次龟兔赛跑的全程后让兔子和乌龟回到上次两者出发10秒钟后的位置并再次出发理论上，比赛结果应该相同但却出现了不同的走向巴西的一只蝴蝶舞动翅膀可以引发美国得克萨斯州的一场龙卷风吗？”更多随机变量的出现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这就是混沌系统难以“计算”的原因从天体的运行到天气的变化再到溪水的湍流混沌系统其实就在我们每个人身边这也回答了为何“天有不测风云”然而类似“三体问题”的混沌系统真的无解吗？对，也不对混沌系统无法得出的是解是通过公式精准计算的“解析解”但如果我们设定出明确的初始条件并对其中变量有准确、及时的掌握是能够得出一系列“特定解”这当中的关键在于对初始条件、变量的更精准获取以及计算能力尤其是计算速度的提升简单来说也许我们无法通过公式精准计算100歩但如果我们可以快速地计算出每1歩、每10歩也足够我们预知演化的方向这正是现代气象预报的“进化逻辑”随着监测数据的日益丰富与精细数据传输速率的提升数值预报模式的迭代计算能力的升级风云变化在一定时间、空间尺度内已愈发可测对于“三体问题”来说即便无法为三体星人测出“万年历”但以其小说中的科技水平通过数值系统模拟一定时间内的恒星运行规律应该不是难事譬如如果能提前预测“乱纪元”的到来三体星人可以及时躲避至准备措施完备的“地下城”远比“脱水”更有利于文明的延续（随时跳戏至“流浪地球”）@三体星人面对混沌系统我们早已不是“束手无策”中国气象报社 出品作者：段昊书编辑：舒扬审核：崔国辉