最近

电视剧《三体》热播

这部科幻巨著得到

(资料图)

很好的影视化呈现

也掀起了新一波 " 三体热 "

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？

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

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

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

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

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

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

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 "）

面对混沌系统

我们早已不是 " 束手无策 "

中国气象报社 出品

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