单摆实验为什么证明三体问题无解

拆白党2023-05-03  35

三体问题无解,是因为它的力学系统不具有稳定性。在摆动实验中,当三个物体的质量相同时,每个物体受到另外两个物体的引力作用,而这三个物体之间的引力平衡不能永久保持,最终会导致三者之间的相对运动不断变化,从而使得三者之间永远无法保持一定的相对位置。因此,三体问题是无解的。

魏成没有解决三体问题。

魏成本来有可能算出来,但是降临派不想让他算出来,所以后来就没算了。魏成是人类科学界第一个把“三体问题”求导至定性解的数学家,也正因为这个原因,申玉菲才相信真的可以用数学的力量,改变两个文明的命运。

魏成曾经因为遭遇计算的瓶颈,而厌倦人世,最终在那样一个充满神秘感的修行场所悟出了三体之道,最后苦心研究数学题!在修行之地,他偶遇了申玉菲。

当然,高冷女神对他的外貌气质,没有一丝一毫的兴趣,但是对他地上散落着无数张的数学草稿纸颇为有兴趣,最后问了他一句:“你也在研究三体问题?”最终两个人结婚了,只求利用他的数学天才能力算题。

魏成简介

关于魏成的成长经历基本上与原著完全符合,魏成从小就是一名数学天才儿童,但是除了数学以外,他好像对什么都不在行,甚至对自己的生活都无法完全自理。魏成浑浑噩噩地度过了大学本科和研究生时期,后来在大学任教也表现得一塌糊涂。

没办法他一个人来到了寺院,打算在这里度过自己的余生。电视剧在寺院这段戏的时候做了一些改编,那个从一句话就推断出申玉菲的主真实存在的长老不见了,被改编成了魏成父亲的朋友韩教授,并由他来对魏成讲解了什么是“空”。接下来就是魏成进入三体宇宙冥想模式。

无解是不准确的。相对准确的说法是没有一般形式的稳定解。题主提到的“知道某个时刻的动量,就知道下一个时刻的动量”,从数值分析的角度来说,在误差允许的范围内是这样的。从下一个时刻的动量出发,继续预测下下个时刻的动量,误差就开始积累了。如果误差积累的过快,以致于还没算到需要的那个时刻,计算结果就已经发散了,继续迭代下去就是没有意义的。总之,三体问题没有那么邪乎,不是不可解的,不是哲学问题,就是实实在在的、非常普遍的数值问题而已,散发着大自然浓浓的示意。

三体问题是物理学和数学中的难题,现在我们知道三体问题是无法求精确解的,三体人所在的三体星系有三颗恒星,这三颗恒星相互绕行,他们无法预测三颗恒星的未来。

在大刘的《三体》当中,描述了三体人经历100多次的文明毁灭后侵略地球,原因是三体人所在的三体星系环境非常恶劣,每过一段时间星球上要么出现极寒,要么出现极热,然后使得整个文明毁灭。

三体人的最后一次文明,终于可以实现星际航行,但是他们也无法解决三体问题;三体问题指的是三个质量、初始位置和速度任意的质点天体,在万有引力作用下的运动规律。

十七世纪牛顿创立万有引力定律,二十世纪爱因斯坦建立广义相对论,理论上天体的运动受物理规律的限制,比如我们可以准确预言某颗彗星下次出现的时间,也可以预言某地下一次出现日全食的时间。

但是上面的情况,均等效于二体运动,也就是只有两个天体的运动规律,我们很容易建立方程然后求出解;一旦我们再加入一个天体变为三体运动,那么情况就复杂了,科学家发现三体问题不再像二体问题那样具有固定的解。

在1885年,瑞典国王设立“N体问题奖”,法国著名科学家庞加莱,利用超高的数学技巧,证明了三体问题没有通解,他因此获奖。

这里说没有通解,指的是数学上无法描述三体问题未来的发展情况,但是三体严格遵循引力定律,所以我们可以利用计算机去逼近三体的未来解。实际当中三体问题更加复杂,因为初始值还会影响三体问题的未来,哪怕是初始值的微小变动,也有可能使未来的参数发生巨大变化。

三体人的星系有三颗恒星,属于典型的三体问题,他们无法准确预言恒星未来的情况,三体星球是其中一颗恒星周围的行星,在这颗行星上就如地狱一般,有可能一段时间内适合生命演化,一段时间会出现极寒或者极热,甚至是一头扎入某颗恒星当中。

三体问题无解,但是对于一些初始条件特殊的三体问题,甚至是N体问题是有可能存在限制性解的,比如最简单的就是三颗质量相等的恒星,在引力作用下围绕同一个点做圆周运动,但是这种理想情况在现实中几乎不可能出现。

在三体问题提出的300多年里,类似的限制性解科学家一度只发现三组,然后在2013年,科学家利用特殊的方法,又发现了13组限制性解。

也就是说目前人类只知道16组限制性解,但这些解都是不稳定的,外界稍有扰动就会破坏限制性解。

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