[Script Info] Title: [Events] Format: Layer, Start, End, Style, Name, MarginL, MarginR, MarginV, Effect, Text Dialogue: 0,0:00:07.74,0:00:11.88,Default,,0000,0000,0000,,2009 年,两名研究人员\N做了个简单实验, Dialogue: 0,0:00:11.88,0:00:15.06,Default,,0000,0000,0000,,基于我们对太阳系所有的了解, Dialogue: 0,0:00:15.06,0:00:21.11,Default,,0000,0000,0000,,计算了 50 亿年后\N每颗行星的位置。 Dialogue: 0,0:00:21.11,0:00:25.11,Default,,0000,0000,0000,,为此,他们进行了\N2000 多次数值模拟, Dialogue: 0,0:00:25.11,0:00:27.92,Default,,0000,0000,0000,,所有初始条件保持不变, Dialogue: 0,0:00:27.92,0:00:33.17,Default,,0000,0000,0000,,除了一个参数值:\N水星到太阳的距离 Dialogue: 0,0:00:33.17,0:00:37.80,Default,,0000,0000,0000,,在每次后续模拟中减少\N不足 1 毫米的距离差。 Dialogue: 0,0:00:37.80,0:00:41.07,Default,,0000,0000,0000,,令人震惊的是,\N大约 1% 的模拟中, Dialogue: 0,0:00:41.07,0:00:44.28,Default,,0000,0000,0000,,水星轨道发生了巨大变化, Dialogue: 0,0:00:44.28,0:00:48.78,Default,,0000,0000,0000,,它可能会一头扎进太阳\N或与金星相撞。 Dialogue: 0,0:00:48.78,0:00:51.05,Default,,0000,0000,0000,,更糟糕的是,一次模拟实验中, Dialogue: 0,0:00:51.05,0:00:54.98,Default,,0000,0000,0000,,水星打破了整个内太阳系的稳定。 Dialogue: 0,0:00:54.98,0:01:00.38,Default,,0000,0000,0000,,模拟实验没有出错;模拟结果的\N惊人变化揭示了这样一个事实: Dialogue: 0,0:01:00.38,0:01:05.06,Default,,0000,0000,0000,,我们的太阳系可能\N远没有看上去的那么稳定。 Dialogue: 0,0:01:05.06,0:01:09.70,Default,,0000,0000,0000,,对于引力系统的这种惊人特性, Dialogue: 0,0:01:09.70,0:01:12.42,Default,,0000,0000,0000,,天体物理学家称之为 “N 体问题”。 Dialogue: 0,0:01:12.42,0:01:15.35,Default,,0000,0000,0000,,虽然我们可以用方程式来完美预测 Dialogue: 0,0:01:15.35,0:01:18.28,Default,,0000,0000,0000,,两个引力物体的运动, Dialogue: 0,0:01:18.28,0:01:23.60,Default,,0000,0000,0000,,但面对包含更多物体的系统时,\N我们的分析工具就捉襟见肘了。 Dialogue: 0,0:01:23.60,0:01:28.86,Default,,0000,0000,0000,,实际上,根本不可能写出\N一个包含所有变量的通用公式, Dialogue: 0,0:01:28.86,0:01:34.77,Default,,0000,0000,0000,,来精确地描述三个\N或更多引力物体的运动。 Dialogue: 0,0:01:34.77,0:01:41.88,Default,,0000,0000,0000,,为什么?这实际上取决于\N一个 N 体系统究竟包含多少个未知变量。 Dialogue: 0,0:01:41.88,0:01:43.44,Default,,0000,0000,0000,,多亏了艾萨克·牛顿, Dialogue: 0,0:01:43.44,0:01:49.03,Default,,0000,0000,0000,,我们才可以写出一套方程\N来描述作用于两个物体间的引力。 Dialogue: 0,0:01:49.19,0:01:52.17,Default,,0000,0000,0000,,但当我们试图找出 Dialogue: 0,0:01:52.17,0:01:55.15,Default,,0000,0000,0000,,这些方程中未知变量的通解时, Dialogue: 0,0:01:55.15,0:01:58.00,Default,,0000,0000,0000,,则面临着数学上的限制: Dialogue: 0,0:01:58.00,0:01:59.56,Default,,0000,0000,0000,,对每个未知变量, Dialogue: 0,0:01:59.56,0:02:04.04,Default,,0000,0000,0000,,必须至少有一个单独描述它的方程。 Dialogue: 0,0:02:04.04,0:02:07.17,Default,,0000,0000,0000,,起初,和运动方程相比, Dialogue: 0,0:02:07.17,0:02:12.72,Default,,0000,0000,0000,,二体系统似乎有更多\N关于位置和速度的未知变量。 Dialogue: 0,0:02:12.72,0:02:14.68,Default,,0000,0000,0000,,然而,技巧在这里: Dialogue: 0,0:02:14.68,0:02:17.66,Default,,0000,0000,0000,,要考虑两个物体 Dialogue: 0,0:02:17.66,0:02:22.62,Default,,0000,0000,0000,,相对于系统重心的相对位置和速度。 Dialogue: 0,0:02:22.62,0:02:27.35,Default,,0000,0000,0000,,这样就减少了未知数的数量,\N使其变成一个可解的系统。 Dialogue: 0,0:02:27.35,0:02:33.08,Default,,0000,0000,0000,,若有三个或更多绕轨道运行的物体,\N一切就会变得复杂得多。 Dialogue: 0,0:02:33.08,0:02:37.46,Default,,0000,0000,0000,,即使同样使用\N考虑相对运动的数学技巧, Dialogue: 0,0:02:37.46,0:02:42.09,Default,,0000,0000,0000,,我们面临的未知变量的数量\N也多于描述它们的方程。 Dialogue: 0,0:02:42.09,0:02:46.56,Default,,0000,0000,0000,,对于这个方程组来说,变量太多, Dialogue: 0,0:02:46.56,0:02:49.61,Default,,0000,0000,0000,,无法得到一个通解。 Dialogue: 0,0:02:49.61,0:02:53.52,Default,,0000,0000,0000,,不过在现实中,宇宙中物体是如何 Dialogue: 0,0:02:53.52,0:02:58.63,Default,,0000,0000,0000,,遵循这些无解运动方程运动的呢? Dialogue: 0,0:02:58.63,0:03:01.88,Default,,0000,0000,0000,,由三颗恒星组成的系统——\N像半人马座—— Dialogue: 0,0:03:01.88,0:03:05.36,Default,,0000,0000,0000,,可能会相互碰撞,\N或者,更有可能的是, Dialogue: 0,0:03:05.36,0:03:10.47,Default,,0000,0000,0000,,表面看似稳定了很长时间后,\N有些恒星就会被甩出轨道。 Dialogue: 0,0:03:10.47,0:03:14.47,Default,,0000,0000,0000,,除了少数极不可能的稳定配置外, Dialogue: 0,0:03:14.47,0:03:20.26,Default,,0000,0000,0000,,从较长的时间尺度来看,\N几乎所有可能情况都不可预测。 Dialogue: 0,0:03:20.57,0:03:24.77,Default,,0000,0000,0000,,基于位置和速度的最微小差异, Dialogue: 0,0:03:24.77,0:03:29.58,Default,,0000,0000,0000,,每项潜在的结果都可能存在于\N一个很大的天文数学范围里。 Dialogue: 0,0:03:29.58,0:03:33.74,Default,,0000,0000,0000,,这种行为被物理学家称为“混沌”, Dialogue: 0,0:03:33.74,0:03:37.47,Default,,0000,0000,0000,,也是 N 体系统的一个重要特征。 Dialogue: 0,0:03:37.47,0:03:42.32,Default,,0000,0000,0000,,这样的系统仍然有确定性——\N即它没有任何随机性。 Dialogue: 0,0:03:42.32,0:03:45.79,Default,,0000,0000,0000,,如果多个系统初始条件完全相同, Dialogue: 0,0:03:45.79,0:03:48.24,Default,,0000,0000,0000,,它们总是会得到相同的结果。 Dialogue: 0,0:03:48.24,0:03:53.98,Default,,0000,0000,0000,,但如果初始条件稍有改变,\N结果将难以预料。 Dialogue: 0,0:03:53.98,0:03:57.24,Default,,0000,0000,0000,,对人类太空任务来说,\N这显然关系重大, Dialogue: 0,0:03:57.24,0:04:02.29,Default,,0000,0000,0000,,因为复杂的轨道\N需要非常精确的计算。 Dialogue: 0,0:04:02.49,0:04:03.60,Default,,0000,0000,0000,,庆幸的是, Dialogue: 0,0:04:03.60,0:04:09.20,Default,,0000,0000,0000,,计算机模拟技术的持续进步\N为避免灾难提供了大量方法。 Dialogue: 0,0:04:09.38,0:04:13.70,Default,,0000,0000,0000,,利用日益强大的处理器\N计算出更接近的解决方案, Dialogue: 0,0:04:13.70,0:04:19.56,Default,,0000,0000,0000,,我们可以更自信地预测出\NN 体系统在长时间尺度上的运动。 Dialogue: 0,0:04:19.56,0:04:22.76,Default,,0000,0000,0000,,如果三体系统中有一个质量很轻, Dialogue: 0,0:04:22.76,0:04:25.88,Default,,0000,0000,0000,,它对另外两个物体施力轻微, Dialogue: 0,0:04:25.88,0:04:30.73,Default,,0000,0000,0000,,这个三体系统的运行\N则非常近似于二体系统, Dialogue: 0,0:04:30.73,0:04:34.73,Default,,0000,0000,0000,,这种方法称为“限制性三体问题”。 Dialogue: 0,0:04:34.73,0:04:37.77,Default,,0000,0000,0000,,实际证明,这种方法非常有用。 Dialogue: 0,0:04:37.77,0:04:41.61,Default,,0000,0000,0000,,例如,用来描述地球-太阳\N引力场内的小行星, Dialogue: 0,0:04:41.61,0:04:46.70,Default,,0000,0000,0000,,或黑洞和恒星引力场内\N小一点的行星。 Dialogue: 0,0:04:46.70,0:04:49.48,Default,,0000,0000,0000,,至于我们的太阳系——\N你大可不必担心—— Dialogue: 0,0:04:49.48,0:04:53.82,Default,,0000,0000,0000,,至少在未来几亿年内它都会很稳定, Dialogue: 0,0:04:53.82,0:04:56.33,Default,,0000,0000,0000,,我们对此有充分的信心。 Dialogue: 0,0:04:56.33,0:05:00.45,Default,,0000,0000,0000,,但若一颗恒星从银河系另一边出发, Dialogue: 0,0:05:00.45,0:05:02.00,Default,,0000,0000,0000,,正向我们飞来, Dialogue: 0,0:05:02.00,0:05:03.85,Default,,0000,0000,0000,,那么一切后果都将难以预料。