电视剧《三体》的热播，让观众们认识了宇宙闪烁、三体游戏、纳米飞刃等新词汇，我们试图跟随汪淼、史强的步伐揭开三体奥秘。不少观众在观剧时都不禁发问：《三体》中的科幻内容是科学的吗？由此，《中国国家天文》携手腾讯视频，特邀中国科学院专家，打造《三体·降维解读报告》，为观众解读剧中那些近乎“神迹”的反科学事件究竟隐含着哪些科学元素。

科幻：三体世界的乱纪元

科学：三体问题无解析解

中国科学院国家天文台项目研究员王汇娟：三体故事是以三合星系统半人马座α星虚构而来，而三体星球对应的就是比邻星附近宜居带区域内的行星，科学家称作比邻星b。2019年，比邻星α发生一次巨大耀发，导致距离不远的比邻星b温度急剧升高，表面瞬间焦土化，与剧中三体游戏的“三日凌空”对应。

三体恒星世界想象图

      在科幻的三体世界里，三体人所在的三体星系里有三个太阳，这三颗太阳互相绕行，毫无规律，就好像三个脾气古怪的人，前一秒还笑眯眯，下一秒就能把三体星变成熔炉或者北极，给三体人带来无法预测的死亡威胁。在这样的气候条件下，三体人都被逼得进化出脱水和泡水重生的全新技能了，但生存希望仍然渺茫。汪淼被邀进入三体游戏，以此深入了解了三体世界，并试图通过科学理论破解三体星球的时间换算谜团，探索恒纪元和乱纪元的背后规律。

      那么这个三体问题到底是一个什么神仙问题呢？

《三体》电视剧海报中展现的三颗恒星系统中的行星

      三体问题主要研究的是，三个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。不只是剧中的魏成在算，真实世界里的几百年来，也有无数物理学家天文学家和数学家也都在尝试解三体问题。遗憾的是，三体问题至今只有特殊解，没有解析解。说三体问题有特殊解，是指我们确定一个天体运动的初始位置、初始速度，就可以借助计算得出轨道运动相关的信息。比如，地、月、日这样相对稳定的系统。我们甚至可以精确计算几万年内的轨道运行相关数据，什么时候出现月食，什么时候会发生日食。这种计算甚至可以精确到毫秒。而这种初始值确定在短期内可以被精确计算的解，就属于特殊解。那为什么又说三体问题无解呢？这里是指三体问题没有解析解，并不是说一般三体运动没有规律，而是说运动规律没有办法用一个放之四海而皆准，即几万至上亿年仍然不变化的固定公式去表达。所以，三体问题没有解析解。也正是这么一个复杂、又真实存在的三体问题，成就了让人震撼不已的《三体》。

三体运动的模拟

      三体问题最早是由牛顿提出的，他用万有引力定律很好地解释了行星如何绕太阳运动的两体运动问题，而面对三体，牛顿发现自己竟然无法找到这个问题的通用解。此后，经过欧拉、拉格朗日、泊松等几代数学家的努力，也只找出三体问题在一些极限条件下的特殊解。直到19世纪80年代，数学家庞加莱几经周折，终于发现了三体系统对初始条件的敏感依赖性，即使完全知道了运动的规律初始条件的细微差别，也会造成系统后续运动的极大不同，使长期预测变得不可能。这个现象后来被称为混沌。三体系统也是一个混沌系统。造成初始条件的微小差异，经过时间的放大就会造成剧烈的变化。

文：《中国国家天文》编辑部