什么是三体问题，它真的无解吗？

三体问题是自艾萨克·牛顿时代以来一直困扰着科学家的物理难题。但这到底是什么，为什么这么难解决，同名科幻系列真的有可能吗？

火箭发射。我们最近的恒星邻居。 Netflix 的一部剧。所有这些事情都有一个共同点：它们都必须应对“三体问题”。但这个棘手的物理难题到底是什么？

三体问题描述了一个包含三个物体的系统，这三个物体相互施加引力。虽然这听起来很简单，但这是一个出了名的棘手问题，也是“牛顿第一个真正担心的问题”，佐治亚州瓦尔多斯塔州立大学的行星动力学家比利·夸尔斯告诉《生活科学》。

在只有两个物体的系统中，比如行星和恒星，计算它们如何围绕彼此运动是相当简单的：大多数时候，这两个物体将围绕它们的质心大致绕一圈运行，并且它们每次都会回到他们开始的地方。但如果加上第三个天体，比如另一颗恒星，事情就会变得更加复杂。第三个物体吸引了两个相互绕轨道运行的物体，将它们拉出了可预测的路径。

三个物体的运动取决于它们的起始状态——它们的位置、速度和质量。即使其中一个变量发生变化，所产生的运动也可能完全不同。 

“我认为这就像你在山脊上行走一样，”弗吉尼亚理工大学应用数学家肖恩·罗斯 (Shane Ross) 告诉《生活科学》。 “只要有一个小小的变化，你要么会向右跌落，要么会向左跌落。这是两个非常接近的初始位置，它们可能会导致非常不同的状态。”  

罗斯说，物体的运动没有足够的约束来用方程解决三体问题。 

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但三体问题的一些解决方案已经找到。例如，如果起始条件恰到好处，三个质量相等的物体可以以八字形图案相互追逐。然而，当涉及到太空中的真实系统时，这种简洁的解决方案是例外。

某些条件可以使三体问题更容易解析。考虑一下塔图因，卢克·天行者在《星球大战》中虚构的家乡——一颗绕两个太阳运行的行星。这两颗恒星和行星组成了一个三体系统。但如果这颗行星距离足够远并且一起绕两颗恒星运行，那么问题就有可能简化。 

夸尔斯说：“在塔图因案例中，只要你距离中心双星足够远，那么你就会认为这个物体只是一颗非常胖的恒星。”行星不会对恒星施加太大的力，因为它的质量要小得多，因此该系统变得类似于更容易解决的二体问题。夸尔斯告诉《生活科学》杂志，到目前为止，科学家们已经发现了十多颗类似塔图因的系外行星。

但通常情况下，三体的轨道永远不会真正稳定下来，三体问题就轰然“解决”了。引力可能会导致三个天体中的两个相撞，或者可能将其中一个天体永远抛出系统之外——这可能是不绕任何恒星运行的“流氓行星”的来源，夸尔斯说道。事实上，三体混沌在太空中可能非常普遍，科学家估计，流氓行星的数量可能是我们银河系中恒星数量的 20 倍。

当其他方法都失败时，科学家可以使用计算机来近似单个三体系统中物体的运动。这使得预测发射进入地球轨道的火箭的运动，或者预测多恒星系统中行星的命运成为可能。

面对如此多的骚动，你可能想知道是否有任何东西可以在像 Netflix 的“三体问题”中那样的行星上生存，该行星（剧透警告）被困在半人马座阿尔法星系统中三颗恒星的混乱轨道上，我们太阳系最近的邻居。 

罗斯说：“我认为在这种情况下，这不是生命进化的稳定环境。”这是该剧仍牢牢保留在科幻小说领域的一个方面。