关于《三体》教材

1、三体三体刘慈欣 三体系列l小说中虚构了一个位于半人马座三合星系统的三体星球，一个正在苦苦挣扎的文明三颗无规则运行的太阳主导下的百余次毁灭与重生逼迫他们一次又一次逃离母星。l“到我们这里来吧，我将帮助你们获得这个世界，我们的文明已经无力解决自身的问题，需要你们的力量来介入。”l一个地球人的邀请引发了整个三体危机，面对强敌，整个地球开始反击。关于三体星球存在的原型 半人马座（南门二）三合星系统l在地球的夜空中，南门二是全天第三亮星（仅次于天狼星和老人星），不过，对于大部分中国人来说，看到南门二的机会不大。用不大的望远镜就可以把南门二分解成两颗亮星，两颗星的角距离在2000年时候约为14”，是我们看

2、到的太阳的视直径的1/120不到，大概是人眼分辨率的四分之一。而南门二的第三个成员，有名的比邻星，就不是容易看到的了。它的亮度很暗，相当于肉眼能看到最暗恒星的百分之一，必须用相当大的望远镜才能看到。 l南门二是已知离太阳最近的恒星系统，比邻星就成了除太阳以外离我们最近的恒星。“海内存知己，天涯若比邻”，它就得到了这么一个富有诗意的中文名字。然而根据人们后来的分析，这个名字实在不适合它，它和太阳实在是一点也不像，和“知己”相去太远了。南门二的老大倒是和太阳非常相似。如果把我们的地球加入这个系统。l把地球放在离南门二A距离1.23个天文单位时，它提供给地球的光照就和太阳一模一样了，我们仍然能有一个

3、气候适宜，生命繁盛的地球。白天抬头看去，南门二A和我们原来熟悉的那个太阳相比，看上去要稍微小了点，但是显得要更亮些。粗心一点的话，你不会觉得太阳已经换了一个。一年比我们现在长了三四个月，但区别也不算太大。l如果时辰凑巧的话，我们还可以在晴空中看到一个明亮的“飞星”，这就是南门二B。它的亮度取决于当前它离我们有多远。当然，人们也不能用肉眼直接看“飞星”。因为南门二B的亮度仍然到了刺目的地步，相当于月亮亮度的1000100倍，足以伤害你的眼睛了。当“飞星”最亮的时候（也就是最近的时候），可以看到它并不是“星”，而是一个小太阳，直径大约是太阳的十分之一，可以看出一个小小的圆面。最暗的时候，肉眼就看不

4、出什么结构了，看上去就是一颗非常亮的星星。但不论如何，它的亮度之大，都足以保证即使是在白天，我们也能很容易地看到它。 l太阳下山了，但是天还很亮，因为“飞星”还没下山呢。“飞星”亮度达到月亮的1000100倍，在它的照耀下的“夜空”仍然非常明亮，如同我们常见的阴天，而地面的亮度和写字楼里面没什么两样，尽可以看书写字。由于南门二B的表面温度要比太阳低不少，它的颜色是橙黄色，在“飞星”的照耀下，天空和大地沐浴在一片温和的橙色光辉中。我们的地球每“年”都会有两次“飞星不动”的现象。当然，这并不是什么大灾难的前兆，只不过是地球的运行方向此时正好朝向或者背离南门二B而已，持续时间也不过几天。l现在，“飞

5、星”也下山了，这次，真正的夜晚终于来临了，点点繁星洒满了夜空。假设你熟悉星空，这里的星空将是相当熟悉的，没有特别大的变化。这也是当然的，毕竟从太阳到南门二A，我们的位置只移动了4.35个光年，并不是很大的距离。仔细观察，有几颗醒目的亮星的位置变化不小，比如天狼星。另外，这里的仙后座多了一颗光辉灿烂的黄色亮星，能排到全天十大亮星内。这颗亮星就是我们所来之处：温和而伟大的太阳。l说到这个系统的第三颗星比邻星，它实在是太暗了。在夜空的繁星中，比邻星不过是一颗很不起眼的暗淡的红色恒星，肉眼勉强可以看到而已。由于表面温度太低，它的颜色是红色的，实际上，它的绝大部分能量都是以我们看不见的红外线方式发出来的

6、。但是，偶尔它也会突然引人瞩目。比邻星是一颗耀星，有时候在几分钟内亮度可以突然增加几倍，变成一颗相当明亮的星星，然后又在几分钟后迅速暗淡下去。除此之外，普通人根本不会察觉到比邻星和其它恒星有什么区别。 l这么看来，南门二应该是一个产生生命，甚至是智慧生命的好地方。可惜，就目前我们所掌握的观测和理论来说，这个可能性都不存在。原因很简单，按我们目前的认识，生命总归要产生于行星之上，而从观测上，还没有发现南门二A/B拥有行星的任何迹象。从行星形成理论上，南门二A/B是比较近距的双星，在恒星形成阶段，它们的引力会彼此干扰，使得尘埃和气体没有机会凝聚起来形成行星，接下来再把这些物质清扫一空，一开始就丧失

7、了产生生命的舞台 。l而且南门二A的质量比太阳稍微大那么一点儿，意味着它的寿命也会比太阳短一点。而且，从观测到的各项指标看，南门二比太阳本来就要老上一点。这么看来，太阳不行了的时候，南门二A已经先顶不住了。 所以他是绝对不能被当做避难所的。现实中什么是三体问题现实中什么是三体问题？l用物理语言来说，在一个惯性参考系中有N个质点，求解这N个质点的运动方程就是N体问题。参考系是惯性参考系，也就是说不受系统外的力的作用，所有的作用力都来自于体系内的这N个质点之间。在天体力学里面，我们通常就只考虑万有引力。 l用数学语言来说，经典力学的N体问题模型就是，在三维平直空间里有N个质点，每个质点的质量都已知

8、而且不会变化。在初始时刻，所有质点的位置和速度都已 知。每个质点都只受到来自其它质点的万有引力，引力大小由牛顿的同距离平方成反比的公式描述。要求解的就是，任意一个时刻，某个质点的位置。 lN=3就是我们所说的三体问题l最简单的三体模型就是太阳系中太阳，地球和月球的运动。 l牛顿力学体系对三体问题提出了经典的简化。l1887年德国数学家、天文学家海因里希布伦斯指出，寻找三体问题的通解注定是无用功，只在特定条件下成立的特解才可能存在。而自“三体问题”被确认以来的300多年中，人们只找到了3族周期性特解。l自从有了计算机的帮助，情况好转了一些。2013年，就有两位科学家一口气找到了13族新的周期性特解，震惊了科学界。 三体问题的三体问题的大致现状大致现状 新发现的三体系统l1目前的研究主要集中在限制性三体问题，因为比较简化，而且有实用价值。l2对于限制性三体问题，通过级数法证明了解的存在性（这已经是非常大的成果了）。而且