最近《三體》（英譯：The Three-Body Problem）這部電視劇非常熱門，不論在國內外都廣受關注。該劇改編自科(kē)幻作家劉慈欣的同名小(xiǎo)說，其中描述了外星種族三體人，他(tā)們的星球有(yǒu)三個質量相差不大的「太陽」，而根據牛頓運動定律，這三個太陽的運動軌跡是完全不可(kě)預測的，這使得他(tā)們不得不面臨高溫、強光的惡劣生存環境，以及一系列因「三體問題」導致的生存危機，這也使得在混亂中存活下來的三體人發展出了極高的智慧與文(wén)明。由於「三體問題」得不到解決，為了文(wén)明的延續，三體人計劃尋求新(xīn)的居住地——我們的地球。我們的地球只有(yǒu)一顆太陽，相比之下更適合居住。

「三體問題」是一個物(wù)理(lǐ)學中的經典問題，它探討的是三個物(wù)體之間的互相引力作用(yòng)下的運動軌跡。這個問題的解析非常罕見，因此被視為一個困難的數學問題，也是天體力學中的一個重要課題。我們假設有(yǒu)三個質量不同的物(wù)體，它們之間存在引力相互作用(yòng)，每個物(wù)體同時受到其他(tā)兩個物(wù)體的引力作用(yòng)。例如，在我們所生活的太陽系中，太陽、地球和月球彼此以萬有(yǒu)引力相吸引，在一定限制條件下（如忽略宇宙中其他(tā)天體的引力），這三者的運動即可(kě)以視為三體問題。

「三體問題」的困難之處在於，由於引力相互作用(yòng)的存在，每個物(wù)體的運動都受到其他(tā)兩個物(wù)體的影響，而這種相互作用(yòng)是非線性的，換句話說，我們無法將這個問題簡化為三個獨立的單體問題，因為它們之間的相互作用(yòng)是複雜且相互依賴的，這使得「三體問題」的解析解變得非常困難。

什麼是「拉格朗日點」？

對於大多(duō)數的「三體問題」，我們無法找到一個確切的解析解，只能(néng)通過數值模擬或近似方法來獲取解析解。這是因為「三體問題」的數學方程式是非線性的，並且沒有(yǒu)一般的解法可(kě)用(yòng)。然而，即使是通過數值模擬，也需要巨大的計算量和精確度，以獲得準確的結果。「三體問題」的一類特解是「周期解」，指的是天體運動特殊軌道上任選一點，天體在經過一個周期後必然會以同樣的速度再次通過這個點。熱愛科(kē)幻的讀者可(kě)能(néng)對「拉格朗日點」這個詞十分(fēn)熟悉，其實「拉格朗日點」就是由數學家拉格朗日在特殊條件下找到「周期解」所在點。

儘管「三體問題」的解析解難以找到，但它對天文(wén)學和太陽系動力學起到重要的啟示作用(yòng)。例如，在天體力學中，研究行星、衛星、恒星系統等多(duō)體系統的運動，都需要考慮到引力相互作用(yòng)，這就涉及到「三體問題」的相關理(lǐ)論和方法。「三體問題」的研究也對我們理(lǐ)解宇宙中的運動和結構形成具有(yǒu)重要意義。

此外，「三體問題」也在其他(tā)領域中有(yǒu)所應用(yòng)，例如分(fēn)子動力學、量子力學、流體力學等。它的困難性和複雜性使得「三體問題」成為了許多(duō)科(kē)學研究的挑戰，吸引了許多(duō)科(kē)學家的關注和探索。這些研究對於我們對宇宙運動和結構形成的理(lǐ)解具有(yǒu)深遠的影響，同時也在挑戰科(kē)學家們的智慧和創造力。

◆ 洪文(wén)正（香港新(xīn)興科(kē)技教育協會）

簡介：本會培育科(kē)普人才， 提高各界對科(kē)技創意應用(yòng)的認識，為香港青年提供更多(duō)機會參與國際性及大中華地區的科(kē)技創意活動 ，詳情可(kě)瀏覽www.hknetea.org。