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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。


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