《三体》之数学天才魏成

　　图片来源网络

　　宇飛/整理

　　今日分享的是《三体》之数学天才魏成用进化算法是否能真正解决三体文明问题。

　　庞加莱证明了三体问题不可解，可魏成觉得可能是个误解，庞加莱只是证明了初始条件的敏感性，证明了三体系统是一个不可积分的系统，但魏成觉得敏感性不等于彻底的不确定，只是这种确定性包含着数量更加巨大的不同形态。

　　现在要做的是找到一种新的算法。魏成想到了一样东西——蒙特卡洛法，那是一种计算不规则图形面积的计算机程序算法，具体做法是在软件中用大量的小球随机击打那块不规则图形，被击中的地方不再重复打击，这样，达到一定的数量后，图形的所有部分就会都被击中一次，这时统计图形区域内小球的数量，就得到了图形的面积，当然，球越小结果越精确。

　　这种方法虽然简单，却展示了数学中的一种用随机的蛮力对抗精确逻辑的思想方法，一种用数量得到质量的计算思想。这就是魏成解决三体问题的策略。他研究三体运动的任何一个时间断面，在这个断面上，各个球的运动矢量有无限的组合，将每一种组合看作一种类似于生物的东西，关键是要确定一个规则：哪种组合的运行趋势是“健康的”和“有利的”，哪种是“不利的”和“有害的”，让前者获得生存的优势，后者则产生生存困难，在计算中就这样优胜劣汰，最后生存下来的就是对三体下一断面运动状态的正确预测。也叫进化算法。

　　这种算法的特点就是海量计算，计算量超级巨大，对于三体问题，现有的计算机是不行的。而当时魏成在寺庙里连个计算器都没有，只有从账房讨来的一本空账本和一支铅笔。他开始在纸上建立数学模型，这工作量很大，很快用完了十几个空账本。

　　图片来源网络

　　一天傍晚，申玉菲找到魏成帮他实现了拥有了一台小型机和舒适的环境，还多次出国去使用巨型计算机，不是分时使用，而是占据全部的CPU时间。

　　以目前世界上这个研究领域的一般状况来看，进展可以说是突破性的。前些年，加利福尼亚大学的理查德·蒙特哥马利和巴黎第七大学的桑塔·克鲁兹、阿连·尚斯那，还有法国计量研究机构的研究人员，用一种叫作“逼近法”的算法，找到了三体运动的一种可能的稳定形态：在适当的初始条件下，三体的运行轨迹将形成一个首尾衔接的8字形。后来人们都热衷于寻找这种特殊的稳定状态，找到一个就乐得跟什么似的，到目前为止也就是找到了三四种。

　　图片来源网络其实，魏成用进化算法已经找到了一百多种稳定状态，把那些轨迹画出来，足够办一个后现代派画展了。但这不是他的目标，三体文明问题的真正解决，是建立这样一种数学模型，使得三体在任何一个时间断面的初始运动矢量已知时，能够精确预测三体系统以后的所有运动状态。这也是申玉菲渴望的目标。 #阅读#

　　举报/反馈