如果要說中國最好的科幻小說，劉慈欣的《三體》可以說最是毫無争議的， 這部作品講述了地球人類文明和三體文明的信息交流、生死搏殺及兩個文明在宇宙中的興衰曆程。

這部作品最大的特色就是硬科幻小說，是建立在一定的物理學知識基礎之上的，劉慈欣在小說裡融入了大量現實中的前沿物理學理論，并在此基礎上加以延伸，如黑洞、引力波、永恒暴漲論與多元宇宙等。所以有些物理學家甚至專門出專著來講述其中的一些物理知識。

而《三體》系列小說，是劉慈欣在著名的科學難題“三體問題”上進行延伸的，什麼是三體問題呢？

這是1900年希爾伯特提出來的，希爾伯特是對二十世紀數學有深刻影響的數學家之一，他領導了著名的哥廷根學派，使哥廷根大學成為當時世界數學研究的重要中心，并培養了一批對現代數學發展做出重大貢獻的傑出數學家。他在多個數學領域上都做出了極具開創性的貢獻。

1900年，這是19世紀的結束也是一個新的世紀的到來。在這次巴黎國際數學家代表大會上，希爾伯特發表了題為《數學問題》的著名講演，他根據19世紀數學研究的成果與發展趨勢而提出了23個問題，這23個問題統稱希爾伯特問題。希爾伯特問題可以說成為了20世紀數學發展的一盞明燈，為數學的未來探索指引了一條方向。

直至今日，希爾伯特問題依然是成為許多數學家力圖攻克的難關，對現代數學的研究和發展産生了深刻的影響，并起了積極的推動作用。

如今希爾伯特問題中有些現已得到圓滿解決，有些至今仍未得到解決。他在講演中所闡發的相信每個數學問題都可以得到解決的信念，對數學工作者是一種巨大的鼓舞，也激勵着數學家們前赴後繼去探索數學未知的領域。

這23個問題大家可以去網絡上搜索一下，涵蓋的數學領域非常廣泛，在解決這23個問題的過程中，中國數學家也發揮了不小的貢獻。不過“三體問題”并不在這23個問題之中。

希爾伯特在講演中提出了他所認為的完美的數學問題的準則：問題既能被簡明清楚的表達出來，然而問題的解決又是如此的困難以至于必須要有全新的思想方法才能夠實現。

為了說明他的觀點，希爾伯特舉了兩個最典型的例子：第一個是費馬大定理 ，即代數方程 x^n y^n=z^n 在n大于2時是沒有非零整數解的；第二個就是N體問題的特例———“三體問題”。 值得一提的是，盡管這兩個問題在當時還沒有被解決，希爾伯特并沒有把他們列進他的問題清單。

懷爾斯和費馬大定理

如今，費馬大定理在1995年被美國普林斯頓大學懷爾斯最終解決，這被公認為二十世紀最偉大的數學進展之一。而“三體問題”卻依然不能嚴格求解！

“三體問題”是天體力學中的基本力學模型。它是指三個質量、初始位置和初始速度都是任意的可視為質點的天體，在相互之間萬有引力的作用下的運動規律問題。所以這樣就存在着無數種的運動軌迹，比如最簡單的一個例子就是太陽系中太陽、地球和月球的運動。

劉慈欣小說《三體》中的三體人就與我們地球人所處的環境不相同，地球所處的環境是圍繞這一個恒星（太陽）做運動的，太陽、地球、月亮這三個質量、初始位置和初始速度都不一樣的天體在相互之間萬有引力的作用下構成了一個“三體”模型！

太陽的軌道恒定，地球的軌道恒定，地日的關系恒定，因此地球才能維持相對恒定的生存環境。我們将它看成是一種限制性“三體問題”。（為什麼是限制性，下面我再說）

但是三體星不一樣，三體星擁有三個太陽。由于三個太陽之間的萬有引力定律，剛好形成了一個“三體”模型，然而三個太陽處于無規律運轉狀态，帶來了氣候的不穩定性，物種的混亂，且完全無法預測未來的天氣走向，造成行星上智慧生命不斷地重生和毀滅，最後隻剩下三體文明存活下來。

模拟圖

三體星其實是存在的，2016年，由亞利桑那大學一支研究小組最新研究發現一顆行星擁有3顆“太陽”，它距離地球340光年。這是一顆不同尋常的系外行星，這顆行星将出現持續白天或者每天3次日出和日落，一個季節持續的時間甚至超過了人類的壽命。它被命名為“HD 131399Ab”。至于上面是否存在“三體”人，那就交給各位去探索吧！

距離地球340光年，軌道周期為1100個地球年。

如果是三個太陽是處于有規律狀态的話，那麼這樣的一個三體模型其實是可以求解的。比如太陽、地球、月亮構成了一個限制性“三體問題”，為什麼是限制性“三體問題”，因為它略去太陽軌道偏心率、太陽視差和月球軌道傾角，将它看成一種特殊的平面圓型限制性三體問題。從而得到一個周期解。（ 對于天體力學中不能直接求解的運動方程﹐除了用級數作為近似解外﹐龐加萊在十九世紀末開辟了一條新的途徑──尋找運動方程的周期解。）

然而對于三體星旁邊三顆毫無規律的太陽，因無法預言三體問題的周期解，最終三體星球會走向滅亡。所以三體星人決定入侵地球。

真實三體星系

所以你明白為什麼“三體問題”無準确解了嗎？三體問題的真正解決，是要建立一種數學模型，使得在已知任何一個時間斷面的初始運動矢量時，能夠精确預測三體系統以後的所有運動狀态。因為每一個天體在其他兩個天體的萬有引力作用下的運動方程都可以表示成3個二階的常微分方程，或6個一階的常微分方程，而我們隻能找到十六個積分，無法求解這個十八階的微分方程租。

如果我們用現如今最快的計算機模拟三體運動他們的模型是這樣的。

對于“三體問題”隻能去求數值解或周期解，而求解過程中的計算會存在誤差，這些微小誤差由于互相累積會被極度放大，其結果也是發散的，即可能與實際情況偏差極大。

所以此類問題可理解為無解問題，但實際上說無解也是不準确的，也就是這個解隻能是數值解或者是周期解而不能是解析解，因為并沒有統一的數學形式來描述所有解，所以無數種的運動軌迹隻能一個個去計算。（數值解是在特定條件下通過近似計算得出來的一個數值， 解析解就是表達式中可以算出任何對應值）

正是因為不同的天體組成“三體問題”，那麼它的數值解肯定是會不一樣的，而現在我們根本沒有辦法把所有“三體問題”歸納整理為一個公式，從而得出解析解，這對科學家造成了極大的困擾。

實際上三體問題僅僅是對物理實際簡化的結果，現實生活中是無法用簡單的質點來模拟運動的，其額外因素非常多。簡單的說月球繞着地球的運動現實生活中應該把地球看成一個橢球體，那麼月球的引力就不固定了，再考慮到潮汐作用就更加複雜了。而這就是三體系統中存在的混沌現象，混沌現象是指發生在确定性系統中的貌似随機的不規則運動，一個确定性理論描述的系統，其行為卻表現為不确定性、不可重複、不可預測，這就是混沌現象。

所以我們才會說“三體問題”是一個無解的難題。就好像蝴蝶效應一樣，一隻蝴蝶扇動翅膀，就将引起飓風。一個微小的誤差，都會與實際情況南轅北轍！

天體軌道模拟

“三體問題”中存在這種的混沌現象嚴重打擊了科學家的信心，就算我們可以計算數值解，前提也是我們輸入的初始狀态，擁有足夠精度才行，處于混沌狀态的三體系統，初始狀态的微小變化（這個變化可以是我們的測量精度），都将導緻後續誤差成指數增長，導緻我們預言的數值解相差萬裡。

這意味着我們無法對它的狀态進行長時間預言，這讓科學家們深深感受到了宇宙深深的惡意，似乎是造物主在嘲弄我們想要去洞悉宇宙之中星辰之間的運行法則。

大陵五型變星模拟

當然，科學家也并沒有放棄對“三體問題”的求索，他們不斷尋找“三體問題”中的一些特殊情況，比如三星成一直線,邊上兩顆圍繞當中一顆轉等。從而去尋找它們的周期性特解。

拉格朗日點和平面圓三體問題[轉]

神奇吧~~~在如此複雜無解的三體問題中，除了那些限制性“三體問題”，竟然還有一些仿佛是造物主特意留給我們的彩蛋一樣的周期解~~~也許，這就是宇宙的神奇之處吧。

自“三體問題”被确認以來，人們隻找到了3組周期性特解。而最近兩位科學家一口氣找到了13組新的周期性特解，震驚了科學界。

另外除了三體問題，還有四體五體N題問題。。。。

平面三體問題，是不是看起來頭疼

看起來無解的“三體問題”，當人類真的在未來洞悉宇宙的運行法則，以及天體的運動的規律，得出統一的數學形式來描述“三體問題”。

那麼宇宙的“造物主”就真的暴露在我們面前了！

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