三体问题

在刘慈欣的小说《三体》中，描述了三体人所在恒星系，因无法预言三体问题的精确解，最终三体星球会走向灭亡。刘慈欣也凭借这部小说，获得了73届世界科幻大会颁发的雨果奖最佳长篇小说奖，这是亚洲人首次获得雨果奖。

其实，三体问题并不是小说虚构出来的，而是一个真实存在的著名的科学难题。

三体问题是天体力学中的基本力学模型。它是指三个质量、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的作用下的运动规律问题。这三个天体的质量、初始位置和初始速度都是任意的。

关于三体问题，最简单的例子就是太阳系中太阳，地球和月球的运动。

在一般三体问题中，每一个天体在其他两个天体的万有引力作用下的运动方程都可以表示成3个二阶的常微分方程，或6个一阶的常微分方程。因此，一般三体问题的运动方程为十八阶方程，必须得到18个积分才能得到完全解。然而，还只能得到三体问题的16个积分，因此还远不能解决三体问题。对于三体问题的数值解，时间会无限放大初始的微小误差，因此数值法几乎没有办法预测当时间趋于无穷时，三体轨道的最终命运。而这种对于轨道的长时间行为的不确定性，就被称为“混沌”现象。“混沌”现象普遍存在于实际当中，比如端流问题、大尺度天体运动问题、气象预测、洋流跟踪、微观粒子运动、病毒扩散等等。混沌问题的存在，确实打击了科学的信心，因为意味着很多物理学问题，我们不可能对它的状态进行长时间预言。