1989年，法国经度局年轻的天文学家雅克·拉斯卡提出了一个震惊天文界的猜想：我们的太阳系必将崩溃。他通过当时运算速度仅有20兆赫兹的计算机模拟了太阳系的未来，结果发现根本无法预测1000万年后太阳系内各行星的轨迹。无论从哪个角度看，太阳系都不会稳定，一片混沌，行星相互撞击，生命化为灰烬。

拉斯卡又用了5年的时间继续完善他的研究。1994年7月，他发表了一篇著名的论文《太阳系大规模混沌》。这篇论文以其独特的视角和过硬的学术素质被收录进互联网档案馆，然而并没有引起太多社会上的关注。一千万年后，甚至上亿年之后，跟我们今天的人好像一点关系也没有。有必要为那么遥远的未来担心吗？

然而，人们很快发现了一个细思极恐的悖论：太阳系自分子云诞生以来已经有45亿年了。如果连1亿年的稳定都保持不了，太阳系应该早就崩溃了。这个悖论才是真正可怕的地方。难道我们的太阳系真的是宇宙中独一无二的吗？我们的太阳系为什么它看上去是稳定的？对这个问题的研究要从100多年前说起。

1885年，瑞典和挪威联合国王奥斯卡二世为了庆祝60岁的生日，出资举办了一场数学竞赛。竞赛的题目是：假如空间中有n个星球，在牛顿万有引力的框架下，他们将如何运动？这就是有名的n体问题。这个问题的实质其实就是太阳系的稳定性的问题。也就是说在一百多年前，科学家们开始怀疑太阳系不见得是一个稳定的系统。

研究数学问题通常都是由简入手，逐渐增加难度。n体问题最简单的形式是两体问题，又叫做开普勒问题。也就是空间中只有两个星球的时候会怎么样。

这个问题早在1710年就已经被瑞士的数学家约翰·伯努利解决了。这就是两体问题的两个核心方程式。

通过质心方程，可以定义两个天体间的雅克比坐标。有了两个天体的初始位置和初始速度，就可以计算出质心在任意时间的位置。通过位移矢量运动方程，可以计算出两个天体之间的作用力，只是相对未知的函数。因为两体问题在现实生活中根本不存在，宇宙中不可能只有两个星球，或者说在宇宙刚诞生的时候，也就是世界的初始点的时候，只有两个星球在互相绕着转，这种情况只能在计算机里产生。

但是不管怎样，两体问题的解决对天体物理的研究是一个跨时代的进步。我们今天发射航天器，探测太阳系内的天体，需要进行一系列复杂的运算。源头都是来自于对两体问题的研究。

那么，两体以上的问题又是什么呢？显而易见，就是三体问题。著名的科幻小说《三体》中，描述的就是这样一个混沌的世界。在三体人的世界里，有三颗恒星。这三颗恒星的运行轨道在长期看是不可测的。因此，三体人居住的星球，一会离恒星很近，高温能把行星的表面烤化；一会又运行离恒星很远，行星则被极寒冻住。因此，三体人的生活非常痛苦。当他们发现地球是个天堂时，他们决定占领地球。

然而，请大家注意，三体人的世界有三颗恒星和一颗卫星。他们最多只能算四体问题。但是我们的太阳系有八大行星、很多矮行星、卫星和彗星。即便把这些小天体全部去除，太阳系也是一个九体问题。三体姑且都要崩溃，九体为什么到现在还没有崩溃呢？这就是奥斯卡二世出资2,500克朗举办数学大赛想要了解的问题。

三年后，数学大赛一共收到了12篇论文。其中有一篇真可谓是皇皇巨著，最终稿总共写了270页纸。论文的题目叫做《关于三体问题的动力学方程》，作者是庞加莱。庞加莱是法国人，他对数学、物理和天体力学都做出了巨大的贡献。他是人类历史上第一个发现混沌系统的人，比爱因斯坦的工作更早一步，曾经起草过一个狭义相对论的简略版。如果不是因为他56岁就去世了，也许相对论就是庞加莱提出的。因为现代科学分支越来越细，程度也越来越深，一个人深耕一辈子，也只能在一个领域里成为专家。像庞加莱这样横跨了多个学科，精通数学、物理、天文以及充满哲学思辨的人，在以后再也不会出现了。所以，他又被称为人类历史上的最后一个全才。

庞加莱在论文中首先说明，相对于二体问题，三体问题只是增加了一个物体，但难度的增加几乎是无穷大的。三体问题的方程解法异常复杂，不可能得到解的细节，因为三体问题对初始条件的敏感依赖性，它的解具有不可预测性。所以庞加莱在论文的封页上题写了下面这句著名的话：“繁星无法超越”，也就是说，庞加莱认为以现有的人类知识水平是无法解释太阳系的稳定问题的。

听到这里，大家可能会说，庞加莱几乎什么问题也没解决啊。是的，就是这个没解决问题的庞加莱拿到了国王发的2500克朗奖金，获得了数学比赛的大奖。因为庞加莱太了不起了，虽然没有解决三体问题，但他凭借着这篇论文和其后发表的三本天文学著作，以一己之力奠定了现代天体力学和动力系统研究的基础。可以说，庞加莱是开山始祖一般的人物。

正是在庞加莱的影响下，科学家们开始提出了解决三体问题的简化版——限制性三体问题。什么叫限制性三体问题呢？就是在三个天体中，有一个天体的质量与其他两个天体的质量相比小到可以忽略不计。这种三体问题就称为限制性三体问题。

我们再拿《三体》这部小说举例。小说讲的三体世界叫半人马星系，距离地球最近的恒星系，离地球4.24光年。由南门二a、南门二b和比邻星三颗恒星组成。但是近些年人们发现，半人马星系的三颗恒星并不是混沌的三体世界，而是一个限制性三体世界。南门二a和南门二b这两颗恒星相互环绕，它们的质量很大，形成整个星系的中心。第三颗恒星比邻星则是围绕着中心旋转的，所以并不像小说讲的那样会产生混沌。

有趣的是，2016年8月24日，欧洲南方天文台发现了比邻星的一颗行星，命名为比邻星b，而且这颗行星正好处在宜居带内。当时大家欢呼雀跃，以为人类找到了第一个太阳系外的可殖民的星球。然而，才过半年多，2017年的3月24日，智利的阿卡塔玛望远镜观测到比邻星的亮度在10秒内突然上升了1000倍，这是比邻星的太阳耀斑大爆发。而比邻星b所承受的辐射足以摧毁行星表面的所有液态水和大气，说明比邻星根本不适合生命生存。人类移民宇宙之路仍然任重道远。

限制性三体问题还有一个非常重大的应用研究，就是拉格朗日点。拉格朗日点是限制性三体问题的5个特殊点，太阳和地球作为两个大天体，在它们周围会产生5个质心。如果有第三个小天体（比如航天器），质量相对于太阳和地球来说可以忽略不计，它就会因太阳与地球的引力而永远保持在拉格朗日点里不动。

当然我们说的都只是一种理想的状态，因为太阳系里还有其他的天体，在三维空间内情况远比平面计算要复杂得多。但是事实已经证明，卫星在拉格朗日点上只需要很少的动力就可以维持很多年。

美国NASA的威尔金森微波各项异性探测器（WMAP）现在就在地球的拉格朗日2点上工作。因此，三体问题的研究意义重大。从庞加莱着手研究三体问题开始，已经过去了100多年，但人类仍然无法解决这个问题。

1893年，庞加莱加入了法国经度局，参与统一全世界时间标准的工作。100年后，天文学家雅克·拉斯卡也加入了法国经度局，他使用计算机模拟太阳系的运行，继续研究太阳系的稳定问题。原来这里面还有传承的。

现在让我们回到一开始的问题。如果每1亿年太阳系就会产生混沌，那么45亿年里太阳系应该产生过多次的混沌。我们都知道，距今42.8亿年，地球上产生了生命。如果太阳系乱掉了很多次，那么地球上的生命根本就不会存在。所以理论上太阳系一直是稳定的。40多亿年的稳定和1亿年就会产生混沌的计算，这个悖论至今仍然无法解释。

有人尝试着给出一种说法：太阳系可能并不是一个n体问题，因为太阳的质量占全太阳系总质量的99.86%。所以太阳系可以看成是一个大天体，与n多可以忽略不计的小天体的问题。因此，太阳系是稳定的。但这些都只是猜想，没有人能给这个问题做出结论。

2009年6月11日出版的《自然》杂志上刊登了拉斯卡的重磅文章，题为“水星、火星、金星与地球碰撞轨迹的存在”。拉斯卡宣称，他用计算机进行了2500多次模拟运算，发现存在着1%的可能性，木星的引力最终会在某一天毁灭地球。也就是说，太阳系到底是不是稳定的，直到今天仍然是个谜。