第411章 拉格朗日

首先，为什么拉格朗日点这么重要? 韩仁东指着白板上的几个点道：“因为当位于拉格朗日点时，小天体，就能够在太空和地球，这两个大天体的引力作用下，相对于太阳和地球，基本保持静止状态，既不会飞向太阳，也不会坠向地球。” 所以，不要小看这几个小小的拉格朗日点，在太空探索中，它们意义极其深远。 要知道太空望远镜，大多都是在这几个拉格朗日点上，比如知名的詹姆斯韦伯望远镜，就停留在拉格朗日l2这个点上。 也包括我国在5月21号，发射的一颗月球中继卫星，鹊桥，也在拉格朗日l2上。 不光如此，拉格朗日点，还可以成为太空中的“停车场”与“中转站”。 因为拉格朗日点，具有能量稳定的天然特点，进入这些点的航天器，只需要耗费少量燃料，就能维持自身相对稳定，所以非常适合，建造大型空间站。 说到这，相信不少观众应该反应过来了。 没错，《流浪地球》的空间站，就建立在拉格朗日点上。 任何双星体之间，也都存在拉格朗日点。 所以很多科幻作品，喜欢把基地建在这个点上，并不是没有道理的。 利用好这些位置，可以让人类的太空探索事半功倍! 那好，说完拉格朗日点，我们回过头来说，限制性三体问题。 我之前已经讲了，拉格朗日点的推算，就是基于限制性三体问题而得来。 而所谓的【限制性三体问题】，也就是将三体问题简化了，可以用二星问题来解释。 也许很多网友觉得，这不是胡闹嘛，这么儿戏? 的确，在实际探索中，由于人类对宇宙的探测和理解，相对有限。 我们在已有的知识储备基础上，并没有能力，去完全破解这些秘密和规律，只能退而求其次。 不过正是这种暂时妥协，才给了我们更多动力，去提升和进步。 有点扯远了，继续主题。 所以，二星问题，对我们来说，就相对比较好解决。 我举个简单的例子，如果我们把地球，月亮和人造卫星，视作一个【限制性三体问题】。 在这个系统中，地球和月球的质量，相对比较接近，而人造卫星的质量很小。 这时候，我们就可以把它视作一个【二星问题】。 因为人造卫星的质量，跟地球和月球比，可以小到忽略不计。 因此我们在研究人造卫星的运动时，完全可以忽略，它对地球和月球的引力作用。 通过这样的简化，科学家就可以在一定的误差范围内，对人造卫星的运动进行预测。 那么简单了解完【限制性三体问题】，我们再回到主题。 为什么我会说任以虚故事中的剧情设计，恰恰挑战了目前世界主流天文学，对三星系统的一个最核心问题! 首先，我前面已经提到了，【限制性三体问题】有一个前提。 那就是三星系统中，其中一星的质量，要远小于其他两颗星。 只有这种情况下，【限制性三体问题】才能以【二星系统】的方式，进行求解。 但是，如果三颗天体的质量接近，相互造成的引力也接近。 那么就不能将它以【限制性三体问题】进行看待! 即包括，所有以【二星系统】的计算方式，推导方式，将全部失效! 这是目前天文学领域，包括物理学，数学领域公认的一个常识。 那么面对这种三星问题，我们是否有解决的答案呢? 韩仁东停顿了一下，似乎是在思考要不要讲出来。 诺兰这时却突然沉声附和道：“无解!” 这一刻，评委室内的气氛，窒息到极致! 韩仁东点点头：“没错，当质量相近的三体问题，目前科学界的定义是无解!” 评委室一片哗然。 局座：“怪不得他们要入侵地球!这就是他们的动机!” 韩仁东：“是的，动机已经呼之欲出!” 事实上，我之前看到三体这个问题时，我的确是想到过三体运动。 但当时故事并没有放出更多的信息，我以为三体代表其他意思。 直到飞星的出现，以及叶文洁那句：飞星是指自转和公转周期，都不稳定的恒星。 我才明确肯定，这个三体游戏的取义，正是来自于三体运动，而不是有一个种族叫三体人，当然这个种族也可以叫三体人。 但三体游戏的名字来源，并非来自种族，而是客观的宇宙环境。 根据故事中描述的情况，这已经不是一个三体运动，一颗行星搭配三颗恒星，这其实是一个四体系统! 但由于行星质量远小于三颗恒星，因此我们可以直接视作：【三体问题】。 冰冰诧异道：“韩老师，为什么三体问题会无解呢?” 韩仁东：“这个说起来就话长了。” 简单来说，通过大量数学家各种求证，我们发现目前的数学，无法有效找到【三体问题】中，星体运行的规律。 因此任以虚在故事中，一直在强调，让人类寻找太阳运行的规律，原因就在这。 包括周文王，墨子，伽利略，亚里士多德，其实都是寻找这一答案的人，包括汪淼自己。 至于为什么会找不到规律，原因就在于【三体问题】中存在一个根本的问题，那就是【混沌现象】。 这种现象指的是：在自然界中，普遍存在的，貌似随机不规则的运动。 出现混沌现象的系统，就是混沌系统。 一般来说，混沌系统的运动，永远不会出现规律性的重复，我们无法对它们的未来进行精准预测。 但是，混沌现象与真正的随机现象不同。 随机现象完全没有规律，就像我们掷骰子或者硬币一样，出现的结果是随机的，没法预测。 而出现混沌现象的系统，往往可以用，一组非线性的数学方程式描述。 就像三体问题的常微分方程组那样，只不过这些方程，不一定有，精确解。 此外，尤其关键的一点是，混沌系统，对初始状态极为敏感。 也就是说，对一个混沌系统来说，在任何一个时间点，它的状态，哪怕只有一点微小的改变，都会导致，它随后的发展，出现巨大的变化。 这也是混沌现象，与随机现象，有着本质性不同的地方之一。