三体运动是什么（三体问题真的是无解的吗）

很多人认识三体问题是通过一部著名的科幻小说《三体》而知的。

然而实际上三体问题由来已久。何为三体问题呢？简单来讲，就是三个可视为质点的天体在相互的引力作用下的运动规律问题。而在《三体》小说之中，这三个可视为质点的天体就是三颗恒星。当只有一颗恒星的时候，问题是非常简单的，就如我们的太阳一般，我们能够对太阳的运动了如指掌。

而当恒星的数量增加到两颗的时候，问题一样容易，这是一个非常常见的双星系统，两颗恒星在相互引力作用下的运行规律不需要用到什么高深的理论，只需要经典力学便可以对这个双星系统的运行轨迹进行准确的预测。而一旦恒星的数量增加到了三颗，那么问题就变得非常复杂。

无论三颗恒星的质量、初始位置以及初始速度是什么样的，要想精确计算出三体系统的运动规律都是一件几乎无法完成的任务。

而在《三体》这部小说中，问题更加复杂一点。在小说中，三体人所生活的行星就位于一个拥有三颗恒星的三体系统之中。当三颗恒星全部相互远离的时候，三体行星就会处于漫长的黑暗和极度寒冷之中，生命会消亡，文明会覆灭。

当三颗恒星中的两颗或三颗全部靠近三体行星之时，三体星就会成为一片火海，生命和文明同样会消亡。当三颗恒星忽远忽近无规则运动时，三体星的白天和黑夜会经常性转变，文明同样无法发展。只有当三体星被三颗恒星中的一颗的引力场所捕获，而其余两颗恒星全部远离的时候，三体星才进入了和地球一样的规律昼夜阶段。

当三体行星被某一刻恒星的引力场吸引，形成了有规律的昼夜更迭，就进入了恒纪元，而其余的情况都可称之为乱纪元。

三体星人只能利用恒纪元来发展自己的文明，然而，由于三体问题不可解，人们无法预测恒纪元何时会到来，会到来多久，所以三体星人必须要离开家园，寻找一个永远处于恒纪元的美丽星球，然后他们就发现了地球。

那么三体问题真的不可解吗？三体问题是一个早已有之的经典数学问题，曾经有很多科学家醉心于三体问题的研究，也在这一过程中发展出了很多种不同的计算方法，但没有一种方法可以准确计算出三体系统的运行规律。不过，科学是不断发展的，新的算法也会层出不穷，在2015年，一种新的算法似乎为三体问题找到了出路。

这种能够求解三体问题的新算法被称为Brutus。

Brutus不仅可以求解三体问题，甚至还可以求解由更多质点组成的多体问题。当然了，三体问题的本质涉及到混沌系统，是没有通解的。Brutus算法所计算出的结果严格意义上来讲应该说是近似收敛解，和绝对精确的结果是存在误差的，不过这种误差可以被不断缩小。

然而Brutus算法有一个问题，那就是随着误差的缩小和精度的提高，计算量会呈指数级增长，即使是世界上现有的最先进的计算机也会因此而不堪重负。由于计算能力的限制，如果要想预测三体系统下一步的运动模式，需要花费几个月的时间，这样的计算速度显然对解决实际问题的意义不大。直到人工神经网络的加入使问题出现了转机。

人类对于人工神经网络的研究实际上从上世纪八十年代就已经开始了。

简单来讲就是从信息处理的角度对人脑的神经元进行抽象，从而按照不同的连接产生不同的网络。研究人员通过让人工神经网络学习大量的三体数据集，从而使其获得对三体运动的推断能力，而相比Brutus算法几个月的计算而言，人工神经网络得出结果只需要0.001秒的时间，而且根据数千个计算结果显示，精确度和Brutus算法非常接近。

人工神经网络之所以能够如此迅速得出结果，就在于其并不是对天体系统运行轨迹每一小步的数据都进行计算，而只是通过计算产生的运动而推断运动的模式，从而得出对未来的预测。如果现实中真的存在着一个三体行星，那么我们可算是帮他们解决了一个大问题。