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人类越研究宇宙,就越觉得绝望。假设有两颗一样的恒星,它们绕着同一个点转,轨迹很简单。可要是再来第三颗,一切就乱套了,变得毫无规律。这就是最早发现的混沌现象,也就是著名的“三体问题”。看起来这么简单的问题,却可能永远挡住人类,让我们没法完全看懂宇宙。这到底是怎么回事呢?
早在十七世纪,物理学家牛顿提出了运动定律。如果一个物体的质量、速度、位置和受力都确定,我们就能预测它未来任何时刻的状态,还能精确算出像地球绕太阳这样的轨道。
但牛顿想把月亮也加进来,组成三体系统时,却发现轨道变得一团糟。他花了一辈子也没解开这个问题,反而让他想到,宇宙里有些秘密可能远远超过了人类的认知。
后来到了1772年,法国数学家拉格朗日为了研究三体问题,提出了一个简化模型:把其中一颗星设为质量特别小。这样分析起来容易些。他找到了五个特殊的平衡点,就是现在著名的“拉格朗日点”。
在这些点上,一个小天体可以跟着两个大天体一起动,位置保持相对固定。比如韦伯望远镜,就放在地球和太阳系统的第二个拉格朗日点附近。这个发现虽然没彻底解决三体问题,却给人类理解混沌带来了希望。
但同一时期,法国天文学家拉普拉斯却坚信,宇宙完全按牛顿定律运行。他推出来一个吓人的结论:宇宙由基本粒子组成,每个粒子的变化都受前一时刻影响。只要知道某一刻宇宙的状态,就能用科学定律算出下一刻的状态,一直算下去。
于是,“决定论”诞生了。拉普拉斯认为,宇宙里存在一个全知全能的智者,他知道所有粒子在某一刻的位置和动量,也掌握所有规律,能预言任何时刻的变化。这个智者就是有名的“拉普拉斯妖”。
按照这个观点,宇宙的未来早就定好了。三体问题解不开,只是因为我们算力不够。这个说法当时震惊了整个天文学界,因为它在数学和天文上看都很完美。后来虽然有人提出不同解释,但都没能从根本上推翻它。
直到1890年,法国数学家庞加莱对三......