既然三体运动不可解,歌者文明为什么拥有模拟整个星系的运动模型?
一,既然三体运动不可解,歌者文明为什么拥有模拟整个星系的运动模型?
宇宙本质是信息
如果真有一种方式来计算整个星系的运动模型;
那么其算法一定是有限元分算法,以及使用了基于中微子/夸克的量子计算机;
当然,这台计算机肯定也是星系级别的。
三体之所以不可解,主要原因在于初始变量很小的区别,就能造成后来结果的极大差异。
因为三体运动就是个混沌系统,混沌系统起始条件微小差异,最后结果就会极大差异,但是混沌系统并非无法真的算清,只需要掌握最初的微小差异。
为了掌握最初的微小差异,我们需要有限元算法,当然,分的越细,计算结果越准确。
有限元算法,目前在机械设计,飞机,航天中得到广泛应用。
其主要是将机械零件分成无数细小的小块,单独计算每一块的受力;分的越小,计算结果越正确。用这种算法能预测机械零件最后从哪里先损坏。
例如在汽车碰撞中,我们只需要将汽车所有零部件分成大约五立方厘米的块,就能预测相撞后两部车子的变形损坏情况。
如果分成更细的块,那么对碰撞结果越精确,例如分成立方毫米的块,单独计算计算出来的碰撞结果,和实际结果之间的差异就几乎达到极高的水平。
当然,后者需要的计算机算力将超过前者的十万倍。
所以,要模拟准确整个星系的运动模型,需要这么几个条件:
第一,收集整个星系内所有物质的运动信息,以及物质信息;
第二,超级强大的电脑;
第三,极高分辨率的有限元算法;
这里面第一步怎么做到,我没有想明白,因为这里面有个测不准定律;要解决星系运动模型,是不是需要星系内每一个粒子的信息···但是每一个粒子的信息收集有个麻烦,就是测不准定律。
但是,第二步,这台超级大的电脑;
需要进行物质,能量,信息三位一体的计算。
根据信息论的计算,我们的宇宙,包含至少6×10⁸⁰比特的信息;
每个粒子包含的信息是1.509比特
拿我们银河系举例,银河系,3×10⁴²kg,总质量,这里有多少粒子呢。
按照这个信息量的计算;
哥者文明的这台计算机,可能需要一颗恒星那么大,不然它处理不了这么多信息·····
因为物质能包含的信息是有上限的。
不要乱套三体问题,三体问题之所以无解(没有通解),是因为三颗质量相近的恒星,互相靠近到一定距离内,形成了一个混沌系统,这个混沌系统无解。
但一个星系内,大部分恒星系统之间的距离都在3-6光年之间,这是引力平衡的结果,也就是说,一个星系并非是混沌系统,反而是一个引力平衡系统,这个系统内的大部分恒星,其相对位置基本是固定的。
举个例子,古人研究的星图,星座,星区,你到今天看依然可以说是准确无误。太阳系几十亿年了,一直就在银河系的猎户臂内,与太阳系最近的恒星系统,一直就是比邻星系统,太阳系并没有乱跑,一会在猎户臂内,一会又跑到银河系外面去。
事实上,银河系能成圆盘状,也是因为引力平衡的结果,如果银河系是一个混沌系统,怎么可能长期保持一种形状呢?
并且,一个星系蕴含的恒星越多,这个引力平衡系统反而越稳定,大型星系的寿命远远超过小星系,其形状能维持的时间也远超小星系。
所以,你提出的问题其实来源于一种错误的直觉思维,认为三颗恒星都研究不明白,怎么研究数十亿恒星?这其实是不正确的想法。并不是数量越多,系统就越混乱,相反,数量多了以后,反而会形成平衡,数量越多,其平衡越稳定,其相对位置变化反而更少。连目前人类的技术都能轻易的定位太阳系在银河系中的相对位置,就已经能说明,对一个大神级的文明来说,预测一个星系的恒星运动并非是什么匪夷所思的事,因为这个星系大部分恒星的运动其实是相当规律的,其相对位置其实是相当固定的。
它们可以广泛地使用各类型的粒子、矩阵、梯度、旋转等等,来进行计算,从而分析物理和化学过程,推测物体之间的关系。
更重要的是,歌者文明能够利用计算机模拟具有不断变化的参数的三体运动,为此他们投入了大量的研究,对三体运动的理论和计算机模拟都做出了历史性的进步。
三体运动的模拟让歌者文明能够发现被剥夺的延伸化未来,研究星际运行序列的模式,甚至实现具有星际旅行效果的太空船的建造。
通过这些技术,歌者文明不仅能够完美地模拟星系中物质和宇宙物理学的运行状态,也能探索和发现新的、令人神往的宇宙科学领域,甚至可以改变宇宙本身!
歌者文明凭借其强大的计算能力,不仅可以拥有模拟整个星系的运动模型,而且可以持续不断地探索和分析宇宙。
此外,歌者文明还可以去模拟宇宙中的超级重力区域,成功模拟出重力波的行走轨迹。
利用计算机模拟,歌者文明还可以探测太阳系中行星之间的碰撞、彼此作用,以及太阳系内各类物质及材料之间碰撞擦出的火星和尘埃。
模拟整个星系的能力让歌者文明得以更好地理解太阳系世界,从而深入探索宇宙奥秘,追求更大的智慧!
这只是小说的虚构,并不代表现实世界中存在这样的技术。但如果按小说里解释文明是有级别的,对于人类和三体人来说三体运动确实是误解的,但对于歌者或更高文明,三体运动的规律可能还算不上一道小学数学题。
混沌系统不可预测的根源,在于计算中极小的输入差异会导致极大的输出偏差。蝴蝶效应这个事中,某国气象学家在忽略了很多次要变量后,建立了仍包含10个以上变量的偏微分方程组的气象预测模型,放在计算机上运算。某次计算机断电,于是他就用上一次运算过程中的一个中间状态作为新计算的开始,但很快新计算就出现与上一次计算的极大偏差,后排查分析,原因在于用老的中间值作为新计算的初始值时,在小数点后第六位做了四舍五入,百万分之一的数据误差就引起计算结果巨大。而这个模型是在忽略了很多次要因素建立的。
那么反过来说,歌者如果能够建立包含所有变量的模型和足够算力、足够精度、足够存储的计算机系统,还是有可能做到题述要求的。虽然我觉得这几个足够也许得趋于无穷大……
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