最近都在讨论爆火的ChatGPT可能会替代10大职业，其中小编所在的媒体工作者就是其中之一，顿时有种危机感……于是开始试探ChatGPT这个竞争对手的真实实力——让它写一篇《三体》中数学问题的文章：

【ChatGPT】

根据上面生成的文章，ChatGPT对《三体》小说进行了简单概括，并把其中关联的数学问题列举了出来。比如三体问题、混沌理论、统计学、博弈论。但是缺乏详细内容的支撑，可读性不理想。

当问到具体的一些内容时候依旧是内容比较空洞甚至会出现部分的错误。比如在询问三体问题时，说是由欧拉提出，但是其实是牛顿在1687年提出。

在小编看来ChatGPT写的文章可以作为提纲参考，于是小编基于此题纲着手内容创作与扩充深入：

【小编】

《三体》是中国作家刘慈欣创作的长篇系列科幻小说，讲述了三体文明由于自身生存环境恶劣，并且在经历百余次的毁灭与重生之后仍然无法解决三体问题，他们决定向外部逃离。这时他们获得了地球的坐标，并决定入侵地球……

经典意义下不可解的三体问题

《三体》中贯穿了很多深奥的物理概念，经常有人说物理的尽头是数学，物理学的目标就是用精确的数学语言去描述宇宙中所有的物质和能量。在《三体》中魏成废寝忘食计算的三体问题尤为受到关注，在第一部中，三体游戏就是让游戏玩家解决三体问题。关于三体问题，小说中是这样描述的“太阳的运行之所以没有规律，是因为我们的世界中有三颗太阳，它们在相互引力的作用下，做着无法预测的三体运动。当我们的行星围绕着其中的一颗太阳做稳定运行时，就是恒纪元；当另外一颗或两颗太阳运行到一定距离内，其引力会将行星从它围绕的太阳边夺走，使其在三颗太阳的引力范围内游移不定时，就是乱纪元；一段不确定的时间后，我们的行星再次被某一颗太阳捕获，暂时建立稳定的轨道，恒纪元就又开始了。这是一场宇宙橄榄球赛，运动员是三颗大阳，我们的世界就是球！”

现实世界的三体问题：三个质量、初始位置和初始速度都是任意的可视为质点的天体，在相互之间万有引力的作用下的运动规律问题。最简单的例子就是太阳系中太阳、地球、月亮的运动。数学上可以用一组微分方程来刻画。

图示：三体运动（图片来源维基百科）

那么这个微分方程组可以解吗？用经典的解法是寻找首次积分，能量积分、角动量积分、动量积分，这都是首次积分。人们花了几百年的时间来寻找三体问题的其他首次积分，但布龙斯在1887年证明了三体问题不存在代数形式的首次积分。后来，庞加莱证明了不存在解析依赖于质量的首次积分。夏志宏等数学家的研究证明了对于某些质量，不存在任何形式的首次积分。这意味着在经典意义下，三体问题不可解，无法写出一个显式的公式。

由于庞加莱等科学家证实，不存在能够证明三体运动所有情况的通用解，但存在一些非常简单但很有意义的特殊解。比如著名的拉格朗日点，又称平动点，在天体力学中是限制性三体问题的五个特殊解。这五个特解欧拉1767年推算出前三个，1772年拉格朗日推算出剩下的两个。这五个点写成L1、L2、L3、L4、L5。其中三个点（L1，L2，L3）是不稳定的，两个（L4，L5）是稳定的。例如，两个天体环绕运行，在空间中有五个位置可以放入第三个物体（质量忽略不计），使其与另两个天体的相对位置保持不变。理想状态下，两个同轨道物体以相同的周期旋转，两个天体的万有引力在拉格朗日点平衡，使得第三个物体与前两个物体相对静止。

图示：日地系统就存在5个拉格朗日点（图片来源维基百科）

五个拉格朗日点定义及位置如下：

L1：在M1和M2两个大天体的连线上，且在它们之间。

L2：在两个大天体的连线上，且在较小的天体一侧。

L3：在两个大天体的连线上，且在较大的天体一侧。

L4：在以两天体连线为底的等边三角形的第三个顶点上，且在较小天体围绕两天体系统质心运行轨道的前方。此点稳定的原因在于，它到两大物体的距离相等，其对两物体分别的引力之比，正好等于两大物体的质量之比。

图示：受两天体重力的合力指向系统的质心（图片来源于维基百科）

L5：在以两天体连线为底的等边三角形的第三个顶点上，且在较小天体围绕两天体系统质心运行轨道的后方。L4和L5有时称为三角拉格朗日点或特洛伊点。

三体问题在航空、航天中都有重大应用：例如我国的月球探测器嫦娥二号曾停靠在L2上相当长一段时间。现在的太空望远镜韦伯也是永久停放在L2的位置。L2位置距离地球一百五十万公里，在太阳的相反方向。

《三体》小说中描述当三颗恒星远离的时候，三体文明进入漫长的黑夜和极度的寒冷中，当两颗或者三颗恒星靠近时则面临文明的毁灭。只有其中一颗恒星靠近才会拥有像地球一样舒适的四季更迭、昼夜交替、温度适宜。三体中恒星轨迹不确定，充满变数，一颗恒星位置的微小变动、甚至是三体世界中一个细微的变化都可能会对未来产生巨大影响，无法预测。因此三体就是一个混沌系统。下面我们探讨下混沌理论。

混沌理论

混沌理论来源：瑞典国王奥斯卡二世对于科学非常感兴趣，1887年设立奖项鼓励科学家们做研究，这个问题就是N体问题，三体问题是N=3时的特殊情形。我们现在知道三体问题无解，但当时庞加莱把论文交上去，后来获了奖之后需要发表，出版社的编辑有个地方看不懂然后问庞加莱，这一问，有意思了，庞加莱发现有错误，开始意识到三体问题的复杂性，修改后的文章首次提到了混沌现象，给出了混沌的概念“混沌是指轨道的长时间行为的不确定性”。由于重写的这篇论文也非常重要，大奖仍颁发给他。庞加莱的发现为我们打开了混沌理论的大门，他被认为是混沌理论的早期开创者。

（庞加莱）

混沌理论是一种兼具质性思考与量化分析的方法，用以探讨动态系统中无法用单一的数据关系，而必须用整体，连续的数据关系才能加以解释及预测之行为。

1963年美国气象学家洛伦兹正式提出混沌理论，非线性系统具有的多样性和多尺度性.在混沌理论中，初始条件十分微小的变化，最终会对未来的演变造成极为巨大的影响，洛伦兹做了一个形象的比喻：一只蝴蝶在巴西扇动一下翅膀会在美国的德克萨斯州引起一场龙卷风，这就是著名的蝴蝶效应。

图示：洛伦斯吸引子——蝴蝶效应的理论基础
（图片来源于百度百科）

洛伦兹第一个写出了天气物理系统的数学公式，由三个微分方程构成：

通过给三个参数a，b和c赋值，可以画出该方程描述的轨道，如下图所示。这个轨道具有三个特点——不发散、不收敛和非周期。因此洛伦兹系统的解轨道从许多初值的点出发都会陷入无休止的运动，而且这个运动并非周期性的，会绘制出结构复杂、状态繁多的轨道曲线。

气象系统是一个典型的混沌系统。做出准确的长期天气预报是不可能的，天气预报的时限为2-3周。

混沌系统的应用案例：1991年4月，日本发射月球探测器Hiten，上天以后发现燃料不够，到达不了指定轨道。日本向美国宇航局求救，加州理工大学JPL实验室的研究员Belbruno被指派协助日本。他成功地重新设计轨道，用剩下的燃料把Hiten送到了月球轨道。他的关键想法是利用有限燃料把探测器送到一个混沌区域，利用少量燃料推动探测器就会对探测器运动产生特别大的影响，再通过少量轨道调整，把探测器送到指定区域。

《三体》小说展现了数学的魅力和迷人之处，而三体问题、混沌理论等也反应了数学虽然是抽象的，但它无处不在。

【总结】

△ ChatGPT写作：

• 写作速度惊人：不仅提炼出三体中有哪些数学理论，并且会将整个文章的简易框架搭建。它的创作过程感觉更像智能搜索引擎，将符合的关键词、信息以一定的文本框架、语言逻辑呈现；（小编还是非常惊叹ChatGPT中文理解与表达能力）

• 内容准确性不确定：需要人工对其输出的理论准确性进行后续校对；

• 缺乏内容的深入、关联性拓展。

△ 人类写作：

• 小编写文章前期是需要进行大量的资料检索、素材收集，这占据了创作的相当长一部分时间；

• 在文章的输出过程中，小编会根据重点不断深入挖掘、考证拓展相关内容，不仅会带入自己的思想情感、想象及语言风格，还会不断思考文章段落、语句的逻辑带给读者的阅读感受。

经测试，庆幸ChatGPT还未达到替代小编的程度，但未来人工智能自主学习的边界未可知，就如同《三体》或现实世界的宇宙边界一样未可知。今天，AIGC内容创作的飞速发展给我们带来了很多惊喜。相信未来，我们可以合理利用AI把人类从繁琐工作中解放出来，去思考、去创造更有价值的事情：比如AI与人类的边界……

关于华院计算

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参考：

https://chat.openai.com/chat

https://swarma.org/?p=39598

https://s.r.sn.cn/Pt6kfs

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B7%B7%E6%B2%8C%E7%90%86%E8%AE%BA

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8B%89%E6%A0%BC%E6%9C%97%E6%97%A5%E7%82%B9

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