三体中，恒纪元能预测吗

在刘慈欣的《三体》小说中，三体人所生活的行星位于由三颗恒星组成的三体系统之中。

当三颗恒星相互远离时，三体行星就会处于漫长的黑夜和寒冷之中，生命会消亡，文明会覆灭；当两颗或者三颗恒星靠近时，三体行星就会处于火热之中，文明同样会消亡；当三颗恒星忽远忽近无规则运动时，白天和黑夜经常转变，文明同样无法发展。

只有当三体行星被某一颗恒星的引力场捕获，其余两颗恒星远离，才能像地球一样形成有规律的昼夜交替，进入恒纪元，其余的情况都为乱纪元。

三体人历经多个文明，也无法准确预测恒纪元何时会到来、会持续多久，这是个无解的问题，最后只能离开家园，入侵地球。

现实中，三体问题真的无解吗？科幻小说毕竟存在很多不科学、不合理的设想，比如《流浪地球》的目的地比邻星就不理想，那是个三体系统。

科学家早已证实，三体问题确实无解，但并不代表完全无法预测！

19世纪末，数学家庞加莱从数学上证明了三体系统，不存在轨道公式，因为描述三个物体的运动总共需要18个量，却只能列出10个方程，永远也无法计算出运动方程的解。

即三体系统的轨道没有周期性，换句话说它们的轨道是乱的，无法进行预测。

这是一个令人不安的答案！

要知道，三体现象无处不在。我们的地球，严格来说也属于三体系统，地球同时受到太阳、月亮、火星、金星、木星等影响，地球轨道不会是精准不变的椭圆，而是处于不断的、缓慢的变化中。地球轨道相对稳定，是因为相对于太阳引力来说其它引力微不足道，地球处于限制性三体系统中，变化不剧烈。

再比如说，天气的状况也是属于三体现象，气象受到风力、引力、地面阻力、端流等等因素的影响，是复杂的多体系统；卫星的运行、流体的运动等也有三体现象的存在。宽泛点来说，股票的涨跌、经济兴衰、王朝迭代、人生起伏……都是三体现象。

三体问题的普遍性，让我们同样面临着和三体人一样的难题。

幸运的是，我们地球上最聪明的大脑，从来没有放弃对三体问题的研究，让我们对此有更深的理解和认识。

气象学家洛伦茨设计了一个低阶系统，利用计算机模拟的办法，观察一个点在三维空间的运动轨迹，如下图：

这就是洛伦茨吸引子，它进一步证明了多体系统在时间上的非周期性，那个点永远都不会回到同一个位置。更重要的是，一次偶然，洛伦茨发现了一个怪异的特性。

计算机模拟的某个起始值发生微小的变动，其输出结果值在前面步骤还一样，可越往后就逐渐拉开差距，最后完全不一样了。

演化结果对初始值有非常敏感的依赖，这种现象叫做混沌。众所周知的蝴蝶效应，就是洛伦茨提出的关于混沌学的比喻，一只蝴蝶不起眼的一个小动作却能引起一连串的巨大反应。

洛伦茨发现了混沌，混沌就是混乱，是乱纪元，没有周期可言，是不可预测的。

值得注意的，在混沌系统中，不管你的计算精度有多高，它总有误差，而且经过一段时间总会被放大到你不认识的程度，总会超出你的预测。

这意味着任何科学知识在多体系统面前的作用是有限的，你永远都不可能预测遥远的未来。

就比如气象预测的模型中，如果格子尺度是100公里，你能预测未来7天的天气变化，但是你把尺度精度提高一倍到50公里，预测的天数并不会提高一倍，而是3.5天，即1/2个7天，再增加一倍就多预测了1/4个7天，以此类推，预测的总天数约等于14天。也就是说，不管精度如何提高、科技如何发达，永远都不会知道14天之后的天气。

实际上，所有的混沌系统都有可预测的时间上限，或者说都有一个根本性的限制让你不能做长期预测。

洛伦茨吸引子只有一个点三个变量，属于低价混沌，而真实世界里的复杂系统，比如天气、股市、疫情传播等，有很多很多个变量，是高阶混沌，比低价混沌复杂成千上万倍。这告诉我们，也许世间的事情，我们不可能提前预测到明天会发生什么。

世界的本质是非周期性和不可预测的，你能耐再高也没有用。

好消息是，世界大多数地方在大多数情况下并不是混乱的。洛伦茨吸引子中就存在相对友好的区域，现实中我们昨天的经验可约等于明天的预测。

上图的第一张图中，左上角的圆圈内的点，此后一直都在一起，也就说初始值在这个位置的系统是高度可预测的，即使有点误差结果也差不多。第二张图上，虽然最终差异有些很大，但还是有一段时间内是高度相似的。第三张图，虽然差异很大，但是我们可以给出概率。

未来并不是一片漆黑，我们还是可以在一定程度上知道一些事情。

我们不能预测未来一定发生，但是可以预测未来可能会发生什么，给出各种事情发生的概率。

比如，现在的飓风预测中，根据监测的起始值数据预测一次，结果可能不准，那我稍微变动一下起始值，预测个50次100次，结果显示有些地方基本不会发生飓风，概率为0，有些地方可能会有飓风概率为25次/50次等于50%。

现代计算机已有足够强大的算力，支持模拟运行成千上万次，形成囊括各种现实变动的结果集合，算出较为准确的概率。

知道了概率，就可以完全能指导我们的行为，预防飓风需付出的成本是多少，不去做预防让飓风发生造成损失的成本又是多少，两者一比较，就能做出理性的决策。

未来是不确定的，但把那个不确定量化成概率给你，是不是能给你较为确定的未来？

因此，当我们谈论预测未来、预测恒纪元的时候，我们必须有个概率意识。

三体系统，不，应该说混沌的现实世界，恒纪元能不能预测的答案早已落地，你接受还是不接受这样的结果无关紧要，最重要的是我们的认知和观念有没有得到升级！