豆瓣评分8.4的《三体》大结局了！什么是“三体问题”？
最近，“三体问题”随着《三体》电视剧的热播又引起了大家的热烈讨论。今天，小编借助矩道虚拟实验室，带大家沉浸式感受三体问题。
通过《三体》小说或电视剧，大家了解到三体是一个混沌的系统，它们有无数种可能的运动轨迹，而且稍微一个微小的扰动就会导致整个系统的巨大改变，不可预测，也就是一般说的“三体问题无解”。
▲在矩道虚拟仿真平台中模拟三体的运动
其实，三体问题并不新鲜，早在牛顿发现万有引力定律后就被牛顿提了出来。
艾萨克·牛顿
三体问题
三体问题是天体力学中的基本力学模型，指的是三个质量、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。
最简单的一个例子就是太阳系中太阳、地球和月球的运动。
那这里就有问题了。太阳系中，不仅地球和月球，对整个太阳系来说，它的运动都是很稳定的，而且地球、月球的运行轨道也能够很好地计算出来，为什么说三体问题无解呢？
其实，三体问题无解，说的是它在数学上没有解析解。通俗的说，就是没有一个具体的公式来表示三体问题的通解。
举一个例子，匀变速直线运动的位移公式是：
表示，如果已知物体的初始位移、初始速度和加速度，就能够得到物体任意时刻的位移。
也就是说，我们可以知道物体任意时刻的运动轨迹，包括现在的、过去的以及将来的。
遗憾的是，对于三体问题来说，人们能够列出三体轨迹的偏微分方程组，但却解不出这样的方程。
难道科学家们计算出来的日、地、月的轨迹是错的吗？
准确地说，我们计算出来的只是近似值。
通过假定地球不动，计算月球未来的运动轨迹，之后再忽略月球的引力，计算地球在太阳引力下未来的轨迹，接着计算月球在下一时间段的轨道运动，从而求出近似值。
而这个近似值之所以能做到比较准确，只是因为太阳的质量相比地球、月亮要大得多，假如日、月、地的质量差不多，就会很难求得较为精确的近似解，这意味着我们无法预知这个系统的未来状态。这也是困扰三体文明的根本问题。
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虽然找不出三体问题的通解，但在特殊条件下，一些特解是存在的。必须给定合适的初始条件，如位置、速度、质量等等，才能使系统在运动一段时间之后能够回到初始状态，即进行周期性的运动。
以下几种特殊的情况就是三体问题特解中的几个：
三星问题的特解1
三星成一直线，另外两颗绕中间的一颗转动。
三星问题的特解2
三颗等质量的星构成等边三角形，围绕三角形的中心旋转。
三星问题的特解3
两颗星围绕第三颗星旋转。
三体问题无解并不表示无法对它进行研究或者研究它毫无意义。相反，三体问题的研究能够促进数学、物理的发展，比如混沌理论，比如拉格朗日“平面限制性三体问题”条件下找到了5个特解，也就是著名的拉格朗日点。科学家对三体问题的研究能够加深人们对天体运动的了解，促进天体力学和数学物理更进一步发展。
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