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主页 / 问题 / 1554161
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user575337
user575337
Asked:2023-12-02 10:48:03 +0000 UTC2023-12-02 10:48:03 +0000 UTC 2023-12-02 10:48:03 +0000 UTC

为什么三体人不模拟他们恒星的运动?

  • 772

我看了《三体》系列。

我查了一下维基百科,他们说没有简单公式形式的解决方案,但如果你每纳秒计算所有力的影响并将它们加在一起,就可以简单地模拟。

而且据我了解,现在的计算机可以提前一百年计算出三个物体的轨迹,而不会出现特别大的误差?或者这不是真的吗?

физика
  • 1 1 个回答
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1 个回答

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    Stanislav Volodarskiy
    2023-12-02T16:10:40Z2023-12-02T16:10:40Z

    数值解是可能的,但相对于初始数据来说是不稳定的。初始位置和速度的微小变化会导致这些值在一段时间后发生很大的变化。

    例如,让我们并行运行两个模拟。在第二次模拟中,我们将以每秒一厘米的速度改变一颗恒星的速度,并观察解有何不同。我们会发现速度和位置的差异以某种方式累积。也就是说,一周后,速度差异加倍。又过了一周,差异甚至增加了一倍,依此类推。52 周(一年)后,模拟之间的差异将达到每秒2 ×52厘米。差异如此之大,以至于模拟中的两个系统以完全不同的方式移动。

    这种雪崩式(指数)差异累积与计算中的舍入误差无关。当三颗质量相当的恒星通过引力连接在一起时,这是物理系统本身的属性。

    事实上,速度的差异不会达到如此巨大的数值——存在物理限制。但你需要理解的主要事情是,即使你知道如何测量低至每秒一厘米的恒星速度,你也不知道一年后系统会发生什么。

    下一个想法是,您已经以合理的准确度做出了二十周的预测。应如何完善测量结果才能使预测在二十一周内准确无误?有必要以两倍的精度测量所有参数。预测中的每个新周都会使原始速度和位置的准确性增加一倍。

    是的,你可以使用一台功能强大的计算机非常准确地计算未来一年的轨迹,但你只是无法足够准确地测量初始参数。

    类似的系统-双摆、天气预报。在所有情况下,即使对初始条件非常准确的了解,在一段时间后也会变成对系统状态的完全无知。阅读混沌理论。

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