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星空中的N体问题(上)

2017-02-13陈厚尊

飞碟探索 2017年2期
关键词:数学系统

陈厚尊

成书于战国时代的《列子》上,有一则耐人寻味的小故事,说的是杞国有个人担心天会忽然塌下来,为此茶不思饭不想,每日辗转反侧。直到有位智者为他讲解了天体构成之后,他终于释然,恢复了正常人的生活。这便是成语“杞人忧天”的来历。这则小寓言在中国流传了2000多年,我们总是以故事中那位不知名的杞国人为例教育后来者:不要总是为那些毫无根据或者没有必要的事情担忧。依我看,这则故事中的所谓智者,自然不可能懂得天体力学的知识,他之所以坚信天不会塌下来,依据的无非是祖祖辈辈的经验。是啊,太阳照常升起了几千年,如此朗朗乾坤,怎么可能说塌就塌?然而,从现代天文学的角度看,这则小故事就别有一番趣味在其中。那个杞国人所担忧的,不正是宇宙中的撞击事件吗?我们知道,这样的天灾并非全无可能,大名鼎鼎的恐龙就是这么灭绝的嘛!照此说来,那位2000多年前的杞国人还真是有先见之明。也许是越来越多的人品味到了这层含义,“杞人忧天”这个原本纯贬义的成语,如今居然被国人解读出了开拓精神和忧患意识,更有甚者,还为“杞人忧天”的故事申请了国家级非物质文化遗产。

说到底,天上的星星究竟为什么不会掉下来呢?或者更专业地说,我们的太阳系、银河系,甚至我们寄居的宇宙,究竟是不是力学稳定的?这涉及数学里大名鼎鼎的N体问题(N-body Problem)。

N体问题源于人们对世界稳定性的诘问,它其实是宇宙的一种极度简化的数学模型。……

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