0:00:07.745,0:00:11.880
2009 年，两名研究人员[br]做了个简单实验，

0:00:11.880,0:00:15.055
基于我们对太阳系所有的了解，

0:00:15.055,0:00:21.107
计算了 50 亿年后[br]每颗行星的位置。

0:00:21.107,0:00:25.107
为此，他们进行了[br]2000 多次数值模拟，

0:00:25.107,0:00:27.919
所有初始条件保持不变，

0:00:27.919,0:00:33.166
除了一个参数值：[br]水星到太阳的距离

0:00:33.166,0:00:37.796
在每次后续模拟中减少[br]不足 1 毫米的距离差。

0:00:37.796,0:00:41.074
令人震惊的是，[br]大约 1% 的模拟中，

0:00:41.074,0:00:44.280
水星轨道发生了巨大变化，

0:00:44.280,0:00:48.780
它可能会一头扎进太阳[br]或与金星相撞。

0:00:48.780,0:00:51.050
更糟糕的是，一次模拟实验中，

0:00:51.050,0:00:54.983
水星打破了整个内太阳系的稳定。

0:00:54.983,0:01:00.383
模拟实验没有出错；模拟结果的[br]惊人变化揭示了这样一个事实：

0:01:00.383,0:01:05.058
我们的太阳系可能[br]远没有看上去的那么稳定。

0:01:05.058,0:01:09.699
对于引力系统的这种惊人特性，

0:01:09.699,0:01:12.419
天体物理学家称之为 “N 体问题”。

0:01:12.419,0:01:15.349
虽然我们可以用方程式来完美预测

0:01:15.349,0:01:18.280
两个引力物体的运动，

0:01:18.280,0:01:23.600
但面对包含更多物体的系统时，[br]我们的分析工具就捉襟见肘了。

0:01:23.600,0:01:28.861
实际上，根本不可能写出[br]一个包含所有变量的通用公式，

0:01:28.861,0:01:34.771
来精确地描述三个[br]或更多引力物体的运动。

0:01:34.771,0:01:41.876
为什么？这实际上取决于[br]一个 N 体系统究竟包含多少个未知变量。

0:01:41.876,0:01:43.444
多亏了艾萨克·牛顿，

0:01:43.444,0:01:49.030
我们才可以写出一套方程[br]来描述作用于两个物体间的引力。

0:01:49.186,0:01:52.169
但当我们试图找出

0:01:52.169,0:01:55.153
这些方程中未知变量的通解时，

0:01:55.153,0:01:58.002
则面临着数学上的限制：

0:01:58.002,0:01:59.563
对每个未知变量，

0:01:59.563,0:02:04.043
必须至少有一个单独描述它的方程。

0:02:04.043,0:02:07.174
起初，和运动方程相比，

0:02:07.174,0:02:12.724
二体系统似乎有更多[br]关于位置和速度的未知变量。

0:02:12.724,0:02:14.680
然而，技巧在这里：

0:02:14.680,0:02:17.665
要考虑两个物体

0:02:17.665,0:02:22.625
相对于系统重心的相对位置和速度。

0:02:22.625,0:02:27.353
这样就减少了未知数的数量，[br]使其变成一个可解的系统。

0:02:27.353,0:02:33.079
若有三个或更多绕轨道运行的物体，[br]一切就会变得复杂得多。

0:02:33.079,0:02:37.461
即使同样使用[br]考虑相对运动的数学技巧，

0:02:37.461,0:02:42.088
我们面临的未知变量的数量[br]也多于描述它们的方程。

0:02:42.088,0:02:46.560
对于这个方程组来说，变量太多，

0:02:46.560,0:02:49.610
无法得到一个通解。

0:02:49.610,0:02:53.520
不过在现实中，宇宙中物体是如何

0:02:53.520,0:02:58.631
遵循这些无解运动方程运动的呢？

0:02:58.631,0:03:01.881
由三颗恒星组成的系统——[br]像半人马座——

0:03:01.881,0:03:05.359
可能会相互碰撞，[br]或者，更有可能的是，

0:03:05.359,0:03:10.471
表面看似稳定了很长时间后，[br]有些恒星就会被甩出轨道。

0:03:10.471,0:03:14.471
除了少数极不可能的稳定配置外，

0:03:14.471,0:03:20.261
从较长的时间尺度来看，[br]几乎所有可能情况都不可预测。

0:03:20.571,0:03:24.768
基于位置和速度的最微小差异，

0:03:24.768,0:03:29.576
每项潜在的结果都可能存在于[br]一个很大的天文数学范围里。

0:03:29.576,0:03:33.742
这种行为被物理学家称为“混沌”，

0:03:33.742,0:03:37.472
也是 N 体系统的一个重要特征。

0:03:37.472,0:03:42.321
这样的系统仍然有确定性——[br]即它没有任何随机性。

0:03:42.321,0:03:45.791
如果多个系统初始条件完全相同，

0:03:45.791,0:03:48.241
它们总是会得到相同的结果。

0:03:48.241,0:03:53.980
但如果初始条件稍有改变，[br]结果将难以预料。

0:03:53.980,0:03:57.240
对人类太空任务来说，[br]这显然关系重大，

0:03:57.240,0:04:02.289
因为复杂的轨道[br]需要非常精确的计算。

0:04:02.489,0:04:03.599
庆幸的是，

0:04:03.599,0:04:09.199
计算机模拟技术的持续进步[br]为避免灾难提供了大量方法。

0:04:09.379,0:04:13.695
利用日益强大的处理器[br]计算出更接近的解决方案，

0:04:13.695,0:04:19.565
我们可以更自信地预测出[br]N 体系统在长时间尺度上的运动。

0:04:19.565,0:04:22.755
如果三体系统中有一个质量很轻，

0:04:22.755,0:04:25.885
它对另外两个物体施力轻微，

0:04:25.885,0:04:30.727
这个三体系统的运行[br]则非常近似于二体系统，

0:04:30.727,0:04:34.727
这种方法称为“限制性三体问题”。

0:04:34.727,0:04:37.767
实际证明，这种方法非常有用。

0:04:37.767,0:04:41.607
例如，用来描述地球-太阳[br]引力场内的小行星，

0:04:41.607,0:04:46.700
或黑洞和恒星引力场内[br]小一点的行星。

0:04:46.700,0:04:49.480
至于我们的太阳系——[br]你大可不必担心——

0:04:49.480,0:04:53.820
至少在未来几亿年内它都会很稳定，

0:04:53.820,0:04:56.330
我们对此有充分的信心。

0:04:56.330,0:05:00.450
但若一颗恒星从银河系另一边出发，

0:05:00.450,0:05:02.000
正向我们飞来，

0:05:02.000,0:05:03.850
那么一切后果都将难以预料。