第23章 教授的天体力学课。(2/3)
以蔽之的“绕行”。
“三体,”傅老先生缓缓道出这个词,仿佛它本身蕴含着某种魔力,“当第三个引力源加入,哪怕它初始位置遥远,质量相对较小,系统的复杂性便开始指数级增加。
它们之间的引力相互作用,不再是简单的两两配对相加,而是构成了一个动态的、相互反馈的网络。
”
沙盘中的景象开始加速演化。
三颗星体彼此牵引,它们的轨迹不再是光滑的曲线,而开始出现扭结、循环、复杂的玫瑰花结般的图案。
虽然依旧能找到某种长期统计规律,但想要精确预测任意一颗星体在遥远未来的具体位置,已经变得极其困难。
“看这里,”傅老先生将我们的注意力引向三体运动轨迹中一个短暂形成的、近似等边三角形的构型,“这是一个短暂的平衡点,一个动态的‘僵局’。
但请注意,它有多么脆弱。
”
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果然,仅仅是其中一颗星体极其微小的位置偏差,这个脆弱的平衡瞬间被打破,系统再次陷入看似无序的复杂运动之中。
“这就是我们刚才遭遇的,那个‘幽灵’三星系统的简化模型。
”傅老先生的声音将理论与刚才的实战联系起来,“只不过,我们遇到的那三颗黑矮星,它们的质量更大,距离更近,初始运动状态可能就处于一种高度不稳定的‘混沌边缘’。
因此,它们构成的,不是一个略显复杂的‘舞蹈’,而是一个……引力风暴。
”
话音未落,傅老先生意念再变。
沙盘中的三颗星体质量被放大,彼此距离拉近,初始速度参数也被调整到一个临界值。
刹那间,沙盘中的景象彻底变了!
三颗星体的运动轨迹不再是任何可以辨识的图案,它们疯狂地、似乎毫无规律地穿梭、缠绕、甩动!轨迹线相互交织,如同一团被猫咪玩弄过的毛线球,混乱到了极致。
一颗星体可能被猛地甩向系统边缘,下一刻又被另一颗的引力狠狠拉回;可能两颗星体短暂地形成紧密的双星,却被第三颗无情地拆散……
“混沌,”傅老先生的声音在这片混乱的图景中,反而显得异常平静,“并非完全的‘无序’,而是对初始条件极度敏感的、确定性的非线性动力学行为。
”他似乎知道博文难以理解这个术语,立刻换了一种方式,“简单说,就像博文你玩弹珠,开始时手指轻轻拨动的力道和方向,哪怕只差头发丝那么一点点,最后弹珠滚动的路径和最终停下的位置,可能会天差地别。
在那三颗黑矮星的系统里,它们彼此的位置、速度,任何微乎其微的变化,都会被系统自身无限放大,导致其未来运动状态彻底改变,且长期不可预测。
”
他顿了顿,让我们消化这个概念,然后指向我:“这,就是你的导航算法失效的根本原因。
你试图用一个建立在‘确定性’和‘线性外推’基础上的模型,去预测一个本质上‘混沌’且‘非线性’的系统。
就像试图用测量平静湖面波纹的尺子,去丈量狂暴海洋中的每一个浪头,必然是徒劳的。
”
我的核心处理器微微震颤,傅老先生的比喻,如同一道闪电,照亮了我之前困惑的迷雾。
是的,我一直在用错误的“工具”去处理问题。
“那么,爷爷,”博文忍不住问道,带着一丝沮丧,“面对这种……这种乱糟糟的引力,我们就只能像刚才那样,碰运气吗?”
“不,孩子,绝非碰运气。
”傅老先生的意念中带着笑意和深意,“我们并非放弃理解,而是需要换一种方式去‘理解’。
”他加强了“理解”二字的意念强度。
沙盘中的混沌景象依旧,但傅老先生开始在其中高亮标注出一些区域。
“看,虽然我们无法预测那颗星体十分之一秒后会在A点还是B点,但我们可以感知到,在某一时刻,这片区域的引力梯度相对平缓——就像风暴眼中的短暂平静。
”他标注出一片暂时没有剧烈引力拉扯的区域。
“我们也可以感受到,那股来自两个方向的强大引力,在某个瞬间,其合力恰好指向一个可以让我们借力脱离的方向——就像冲浪手捕捉到两道浪涌之间形