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太陽系的穩(wěn)定,究竟能維持多久?

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Jacques Laskar教授證明太陽系的長(zhǎng)期演化是混沌的,精確軌道預(yù)測(cè)存在內(nèi)在時(shí)間極限。(受訪者供圖)

撰文|李明松 趙維杰

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雅克·拉斯卡(Jacques Laskar,1955年生)是著名的法國(guó)天文學(xué)家和天體力學(xué)家,現(xiàn)任法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心(CNRS)研究主任、巴黎天文臺(tái)研究員。他的工作顯著推動(dòng)并深化了人類對(duì)太陽系長(zhǎng)期動(dòng)力學(xué)行為以及地球氣候演化背景的認(rèn)識(shí)。

1989年,他從數(shù)學(xué)上揭示太陽系軌道在長(zhǎng)時(shí)間尺度上具有混沌特征,是無法精準(zhǔn)預(yù)測(cè)的。他還計(jì)算并發(fā)布了一系列天文軌道解,為地質(zhì)年代學(xué)中的天文校準(zhǔn)奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。憑借這些開創(chuàng)性貢獻(xiàn),他屢獲殊榮,當(dāng)選為法國(guó)科學(xué)院院士,并有一顆小行星以其名字命名(18605 Jacqueslaskar)。

近年來,他聚焦于AstroGeo研究項(xiàng)目,致力于利用地質(zhì)記錄反演遠(yuǎn)古天文軌道參數(shù),從而在地質(zhì)時(shí)間尺度上對(duì)太陽系行星軌道演化給出更可靠的約束和重建。

2025年12月,《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》(

National Science Review, NSR
) 在北京對(duì)Laskar教授進(jìn)行了專訪。在采訪中,他分享了對(duì)太陽系過去、現(xiàn)在和未來的理解,討論了他的當(dāng)前研究,并回顧了自己不同尋常的職業(yè)生涯——從高中數(shù)學(xué)教師向科學(xué)家的轉(zhuǎn)型之路。

01

太陽系的混沌本性

NSR:如果讓你來描述太陽系,把它的演化歷史、現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、內(nèi)在特性等都納入考慮,你腦海浮現(xiàn)出的最鮮明的圖景是怎樣的?

Laskar:在我看來,太陽系目前所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu),可以看作是一個(gè)長(zhǎng)期自組織過程的結(jié)果。在形成早期,太陽系中可能存在比今天更多的行星,整體動(dòng)力學(xué)狀態(tài)非常不穩(wěn)定,行星之間還會(huì)發(fā)生碰撞。每次碰撞之后,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都會(huì)變得更加穩(wěn)定,行星軌道相互交叉的概率會(huì)降低。

人們通常認(rèn)為,太陽系歷史上最后一次重大行星碰撞事件創(chuàng)造了月球:地球與一個(gè)原本位于地球與火星之間的火星大小的天體發(fā)生了劇烈撞擊。

在一系列碰撞事件之后,太陽系最終進(jìn)入了一種接近動(dòng)力學(xué)“不穩(wěn)定邊緣”的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,行星之間的直接碰撞在短時(shí)間尺度上極不可能,但在與行星系統(tǒng)年齡相當(dāng)?shù)臅r(shí)間尺度上,并不能被完全排除。

1994年,我基于對(duì)太陽系長(zhǎng)期動(dòng)力學(xué)行為的分析,提出許多系外行星系統(tǒng)可能也處于類似的邊際穩(wěn)定狀態(tài)。這意味著行星間的碰撞在原則上是可能發(fā)生的,但這種可能性主要體現(xiàn)在與行星系統(tǒng)年齡相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)時(shí)間尺度上。這種狀態(tài)也表明,從動(dòng)力學(xué)角度看,現(xiàn)有的行星系統(tǒng)常常是“滿的”,如果再向其中引入額外的行星,很可能會(huì)迅速觸發(fā)不穩(wěn)定,甚至導(dǎo)致行星碰撞。

NSR:我們對(duì)太陽系的認(rèn)識(shí),可以為尋找其他宜居星球提供哪些啟發(fā)?

Laskar:1993年,我的研究表明,如果沒有月球的存在,地球自轉(zhuǎn)軸的傾角將難以保持穩(wěn)定,可能會(huì)在從0°到90°的范圍內(nèi)無序變化。這意味著,當(dāng)我們找到一顆位于宜居帶的系外行星,還不能說它會(huì)是“第二個(gè)地球”,因?yàn)樗芸赡軟]有穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)傾角。因此,要找到一顆像地球這樣的行星,并不容易。

另一個(gè)需要考慮的問題是,基于現(xiàn)有的觀測(cè)條件,目前人們主要在小恒星周圍尋找系外行星。然而小恒星的宜居帶非?拷阈,在這種情況下,行星往往容易進(jìn)入潮汐鎖定狀態(tài),這意味著它們總是以相同的一面朝向恒星,就像月亮總是以同一面朝向地球一樣。盡管這并不意味著這些行星上不可能存在生命,但它們肯定會(huì)和地球上的生命很不一樣。

NSR:幾個(gè)世紀(jì)以來,人類對(duì)太陽系的看法發(fā)生了劇變。這個(gè)科學(xué)歷程中的關(guān)鍵步驟或轉(zhuǎn)折點(diǎn)有哪些?

Laskar:這個(gè)問題說來話長(zhǎng),我盡量簡(jiǎn)要總結(jié)。1609年,開普勒發(fā)表了《天文學(xué)新論》,提出行星沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)動(dòng)。在這種理論中,軌道是固定的,穩(wěn)定性并不成為一個(gè)問題。

穩(wěn)定性問題被系統(tǒng)化地提出,主要始于牛頓。1687年他提出萬有引力理論后,就意識(shí)到行星之間的相互引力會(huì)導(dǎo)致行星軌道擾動(dòng)。對(duì)于這個(gè)問題,牛頓提出過一種帶有神學(xué)色彩的解釋:上帝需要時(shí)不時(shí)地返回太陽系,把行星放回到“正確的位置”上去。因此在18世紀(jì),質(zhì)疑太陽系的穩(wěn)定性就如同質(zhì)疑上帝的權(quán)威。

到18世紀(jì)末,拉普拉斯和拉格朗日為行星軌道穩(wěn)定性提供了一個(gè)解釋。他們?cè)谝浑A近似下得到一個(gè)重要結(jié)果:行星間的相互擾動(dòng)不會(huì)改變行星軌道的尺寸。也就是說,橢圓軌道的形狀會(huì)緩慢變化并發(fā)生進(jìn)動(dòng),但在該近似框架下,這種變化不足以引發(fā)軌道交叉和行星碰撞。由此,太陽系的“永恒穩(wěn)定”又重新獲得了保證。

又過了一個(gè)世紀(jì),19世紀(jì)末,法國(guó)數(shù)學(xué)家亨利·龐加萊邁出了重要的一步。他證明三體問題是不可積的,無法得到解析解。他揭示可能存在非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng),初始的微小差異會(huì)隨時(shí)間指數(shù)放大——也就是我們今天所說的“混沌”。然而龐加萊雖然揭示了混沌行為的可能性,卻并未據(jù)此斷言太陽系也會(huì)是混沌的。在當(dāng)時(shí)的理解中,他傾向于認(rèn)為潮汐等耗散效應(yīng)會(huì)發(fā)揮主要作用,讓太陽系保持穩(wěn)定。

隨后,在1954到1963年,俄羅斯數(shù)學(xué)家科爾莫戈羅夫、阿諾德,以及瑞士數(shù)學(xué)家莫澤證明:盡管系統(tǒng)不可積,但是對(duì)于質(zhì)量足夠小的天體系統(tǒng),仍有一部分準(zhǔn)周期軌道可以長(zhǎng)期存在。但正如米歇爾·赫農(nóng)所示,這一結(jié)論僅適用于極小質(zhì)量的行星——其質(zhì)量必須小于電子質(zhì)量,因此該結(jié)論難以用于證明真實(shí)太陽系的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

下一步就是我在1989年所做的工作。我開發(fā)了專用的計(jì)算機(jī)代數(shù)計(jì)算工具,把拉普拉斯和拉格朗日的經(jīng)典解析推廣到更高階,并結(jié)合數(shù)值積分,對(duì)太陽系進(jìn)行了2億年的模擬研究。結(jié)果顯示,太陽系的長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)并非嚴(yán)格的準(zhǔn)周期行為,而是混沌的;煦缫馕吨⑿〉牟淮_定性會(huì)隨時(shí)間指數(shù)放大,每1千萬年不確定性增加一個(gè)數(shù)量級(jí)。所以,如果當(dāng)前的不確定性是15米,經(jīng)過1千萬年后將放大到150米,這個(gè)差異可以忽略不計(jì)。但是經(jīng)過1億年后,它將放大到1.5億公里(15×101?米),相當(dāng)于從太陽到地球的距離,這就造成了巨大的不確定性。

2008年,我進(jìn)一步證明太陽系的行星確實(shí)有可能發(fā)生碰撞。實(shí)際上我在1994年就提出了這個(gè)想法,但那時(shí)使用的是復(fù)雜的方法和分析平均方程,并不具有絕對(duì)的說服力。直到2008年,隨著計(jì)算能力的提升,我用“暴力方式”證明了這個(gè)問題,相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《自然》雜志 [

J Laskar et al. Nature 2009; 459: 817–9
] 。這些計(jì)算在很大程度上再現(xiàn)了我1994年的結(jié)論,并證明地球有可能在50億年內(nèi)與水星、火星或金星發(fā)生碰撞。

NSR:展望未來,您認(rèn)為我們最接近解開哪些太陽系動(dòng)力學(xué)的謎題?哪些方面仍然最難以捉摸?

Laskar:現(xiàn)在我們已經(jīng)清楚,太陽系在長(zhǎng)期尺度上表現(xiàn)出混沌特性。在統(tǒng)計(jì)意義上,行星碰撞的概率在50億年內(nèi)大約是1%。不過,這主要涉及的是軌道最不穩(wěn)定的行星——水星。至于涉及地球的碰撞概率,目前仍然缺乏可靠估計(jì),而且可以合理地認(rèn)為,它要比水星相關(guān)的碰撞概率小得多。我認(rèn)為在原則上這是可以計(jì)算的,但仍需要時(shí)間和方法上的改進(jìn)。

另一個(gè)關(guān)鍵問題是,如何重建過去大約40億年中行星軌道的演化,也就是回溯從太陽系大致形成直到今天的整個(gè)演化歷程。我們可以用統(tǒng)計(jì)方法描述這一長(zhǎng)期演化過程,但由于混沌行為的限制,目前我們還無法可靠地重建早于6000萬年前的行星軌道狀態(tài)。

02

大海撈針:尋找太陽系的確定過去

NSR:為什么我們很難重建太陽系早于6000萬年前的過去狀態(tài)?

Laskar:從理論上講,如果我們擁有完全精確的當(dāng)前行星軌道參數(shù),并且具備無限精密的數(shù)值積分方法,那么原則上可以在任意時(shí)間尺度上回溯并得到唯一的行星軌道解。但實(shí)際上,這是做不到的。

在2011年的一項(xiàng)研究中,我證明主要的限制因素來自幾顆最大的小行星所引起的擾動(dòng),尤其是谷神星和灶神星。它們自身的軌道演化是混沌的,其微小差異可以在不到5萬年的時(shí)間尺度上迅速放大10倍。這種不確定性的累積,使得行星軌道的可靠可預(yù)測(cè)時(shí)間尺度被限制在大約6000萬年左右。

這個(gè)限制是很難突破的。實(shí)際上,即使我們將初始條件和模型精度大幅提升,在可追溯時(shí)間尺度上的改善也極其有限。比如把初始條件和模型的精度都提高1000倍,從米級(jí)提高到毫米級(jí),我們也只能在預(yù)測(cè)上前進(jìn)15萬年,也就是說將預(yù)測(cè)精度的邊界從6000萬年推向6015萬年。這意味著,大約6000萬年的預(yù)測(cè)極限確實(shí)是內(nèi)在的,它源于系統(tǒng)中多體相互作用的混沌性質(zhì),而不僅僅是初始條件精度不足所造成的。

然而,如果我們能夠獲得一些關(guān)于行星過去位置的額外信息,就有可能在一定程度上突破這一極限。不幸的是,恐龍中沒有天文學(xué)家,它們沒有記錄過行星的位置;但幸運(yùn)的是,這些信息以另一種方式被間接地保存了下來——它們被印刻在沉積記錄之中。

基于20世紀(jì)10到20年代的工作,塞爾維亞科學(xué)家米盧廷·米蘭科維奇于1941年完成了系統(tǒng)的軌道氣候計(jì)算,并提出了《日照法典》,闡明軌道變化如何重塑太陽輻射的時(shí)空分布,從而影響地球過去的氣候。1976年海斯、英布里和沙克爾頓的開創(chuàng)性研究告訴我們,軌道變化的信號(hào)可以在沉積記錄中被識(shí)別出來。

現(xiàn)在,我們正試圖利用這些沉積信息來約束過去太陽系的演化。這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù),因?yàn)樗枰|(zhì)量極高、時(shí)間跨度足夠長(zhǎng)的沉積序列,而這樣的記錄并不多。在許多地質(zhì)時(shí)間區(qū)間內(nèi),往往只有一條可用的高質(zhì)量沉積記錄,而這是不夠的。我們需要多條相互獨(dú)立的高質(zhì)量記錄相互印證,以削弱局地事件和各類非軌道過程帶來的噪音,從而更有說服力地恢復(fù)出天文信號(hào)。

因此,現(xiàn)在我們真正需要的是長(zhǎng)時(shí)間序列的高質(zhì)量沉積記錄。我希望在未來10年左右,我們能夠較為可靠地重建出太陽系過去約1億年的演化歷史,而下一步的目標(biāo),很可能是將這一時(shí)間尺度推進(jìn)到整個(gè)中生代,大約2.5億年。


雅克·拉斯卡教授與武于靖博士后在德國(guó)不來梅巖心庫(kù)合影,這里保存的大洋鉆探項(xiàng)目巖心可用于重建軌道參數(shù)。(受訪者供圖;攝影:不萊梅大學(xué)Thomas Westerhold博士)

NSR:您能簡(jiǎn)要介紹一下AstroGeo項(xiàng)目嗎?經(jīng)過幾年的工作,它在哪些方面改變了我們對(duì)太陽系演化和過去氣候的認(rèn)知?

Laskar:在過去三十多年里,地質(zhì)學(xué)家們廣泛使用我的天文軌道解來建立地質(zhì)記錄的時(shí)間標(biāo)尺。我從許多年前就開始思考,保存在沉積記錄中的天文信息是否可以反過來作為一種“天文觀測(cè)”,用以約束軌道解決方案,從而嘗試突破6000萬年的可預(yù)測(cè)極限。這正是我開展AstroGeo項(xiàng)目的動(dòng)機(jī)。

我直到2020年才真正啟動(dòng)這個(gè)項(xiàng)目,因?yàn)樗婕疤煳膶W(xué)、地球科學(xué)和數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科,跨度非常大。一開始我有些猶豫是否要讓學(xué)生投身這一方向,因?yàn)槲覔?dān)心這樣高度跨學(xué)科的研究會(huì)讓他們?cè)诋厴I(yè)后難以找到對(duì)口的工作。

最終決定推進(jìn)時(shí),我同時(shí)申請(qǐng)了歐洲和法國(guó)的資助項(xiàng)目,并成功獲得了二者的資助。令我驚訝的是,11位評(píng)審專家對(duì)AstroGeo項(xiàng)目給出了非常積極的反饋。我沒有想到會(huì)得到如此一致的支持。

在項(xiàng)目申請(qǐng)書中,我提出了幾個(gè)主要的科學(xué)目標(biāo),而在實(shí)際推進(jìn)過程中,我們已經(jīng)在至少兩個(gè)方向上取得了超出最初預(yù)期的進(jìn)展。

第一個(gè)方向涉及地球-月球系統(tǒng)的演化。阿波羅樣品表明月球形成于大約45億年前,而從月球當(dāng)前的遠(yuǎn)離速率計(jì)算的月球年齡只有15億年。這種差異困擾了研究者將近半個(gè)世紀(jì)。在AstroGeo的項(xiàng)目申請(qǐng)書中,我說我們會(huì)努力在這一方向上取得進(jìn)展,而令我感到意外的是,我們事實(shí)上已經(jīng)解決了這一問題。我們提出了一種在物理上自洽的演化框架,將月球的形成年齡與其當(dāng)前軌道狀態(tài)統(tǒng)一了起來

[Farhat et al. Astronomy and Astrophysics 2022; 665: L1
] 。雖然這未必是最終答案,但它顯著改變了人們對(duì)這一問題的看法,目前也已被廣泛引用,尤其是在地質(zhì)學(xué)家研究數(shù)十億年前的古老沉積記錄時(shí),常被用作參考背景。

AstroGeo的另一個(gè)重要進(jìn)展,是我們開發(fā)了一套名為AstroGeoFit的工具,它可以在不直接依賴現(xiàn)有天文軌道解決方案的情況下,從地質(zhì)沉積記錄中提取天文信息 [

Hoang N et al. Paleoceanogr Paleoclimatol 2025; 40: e2024PA005021
] 。這使我們能夠從數(shù)據(jù)中定量地約束地球軌道參數(shù),從而為重建更長(zhǎng)時(shí)間尺度的演化歷史帶來新的可能性。此外,隨著相關(guān)論文的發(fā)表,我們已將AstroGeoFit以開源Python包的形式發(fā)布,使研究者能夠直接使用這一方法 (www.astrogeo.eu)

NSR:對(duì)于太陽系軌道的過去,您現(xiàn)在有幾千個(gè)解,您想從中找到最精確的一個(gè)嗎?

Laskar:由于系統(tǒng)本身的混沌行為,我們現(xiàn)在有幾千個(gè)可能的軌道解,這些解在6000萬年之后差異很大。我們當(dāng)然希望能夠從中識(shí)別出一個(gè)最符合地質(zhì)與天文證據(jù)的演化解,用來代表太陽系真實(shí)的過去。

這是一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。預(yù)測(cè)未來是簡(jiǎn)單的,因?yàn)闆]有人知道未來會(huì)怎樣;而對(duì)于過去,人們能夠找到證據(jù),來判斷哪些軌道解是可信的,哪些并不成立。

NSR:太陽系還處于更宏大的銀河系中。我們能計(jì)算太陽系所受的外部影響嗎?

Laskar:我們知道太陽在銀河系中的運(yùn)動(dòng)大致可以分解為兩個(gè)部分:它繞銀河中心的公轉(zhuǎn),周期大約為2億年;同時(shí)還伴隨一個(gè)垂向振蕩,周期大約為7000萬年。但即便有了蓋亞衛(wèi)星以及其他觀測(cè)資料,太陽在銀河系中的精確運(yùn)行軌道仍然是未知的。因此,目前還很難可靠地判斷這些銀河尺度的運(yùn)動(dòng)如何在地質(zhì)沉積記錄中留下可識(shí)別的印記。

我也曾嘗試調(diào)整一個(gè)銀河動(dòng)力學(xué)模型的參數(shù),嘗試將太陽在銀河系中的運(yùn)動(dòng)與海平面變化的地質(zhì)記錄對(duì)應(yīng)起來。但在我們獲得太陽在銀河系中運(yùn)動(dòng)的更精確參數(shù)之前,這類嘗試仍然只是推測(cè)性的。

03

天體力學(xué)的方法論

NSR:您認(rèn)為人工智能(AI)和其他新的計(jì)算方法將在天體力學(xué)和行星動(dòng)力學(xué)中發(fā)揮變革性作用嗎?

Laskar:我認(rèn)為AI確實(shí)可以發(fā)揮一定作用,尤其是在沉積數(shù)據(jù)這類高維、復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析方面。在AstroGeoFit中,我們已經(jīng)引入了一些基于機(jī)器學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的方法。在天體力學(xué)領(lǐng)域,我知道目前也有一些將AI方法引入其中的嘗試,但這并不是我最熟悉的方向。

NSR:如果您突然擁有十倍的計(jì)算資源,您會(huì)首先嘗試解決什么問題?

Laskar:實(shí)際上,在我的研究經(jīng)歷中,計(jì)算資源并不是真正的限制因素;更困難的往往是如何以正確的方式來提出和解決問題。當(dāng)我第一次展示太陽系具有混沌特性時(shí),只用了100小時(shí)的計(jì)算時(shí)間。而對(duì)于具有指數(shù)發(fā)散特性的混沌系統(tǒng)而言,單純將計(jì)算資源提高一個(gè)數(shù)量級(jí),通常只能帶來非常有限的改進(jìn),難以從根本上改變我們能夠回答的問題。

NSR:您的大部分工作都涉及計(jì)算機(jī)模擬,但您有做過實(shí)驗(yàn)嗎?

Laskar:有的。大約在2000年前后,我和當(dāng)時(shí)的博士生Alexandre Correia一起研究了金星的自轉(zhuǎn)問題。我們嘗試建立金星大氣熱潮的模型,但最初的模型并不完全令人滿意。幾年后,我在自家的花園里搭建了一個(gè)不錯(cuò)的氣象觀測(cè)站,連續(xù)記錄了一整年、以分鐘為時(shí)間分辨率的大氣壓數(shù)據(jù)。隨后,我將這些數(shù)據(jù)按一個(gè)太陽日進(jìn)行相位折疊,并對(duì)隨機(jī)的天氣波動(dòng)進(jìn)行平均處理,最終得到了一條非常平滑的曲線,可以清晰地反映大氣太陽潮的信號(hào)。在此基礎(chǔ)上,我讓另一名博士生繼續(xù)深入分析這些結(jié)果,我們也由此發(fā)展出了一個(gè)更加合理的模型[

Auclair-Desrotour et al. Astronomy and Astrophysics 2017; 603: A108
] 。

我始終更關(guān)注要解決的科學(xué)問題本身,而不是拘泥于具體采用哪一種方法。對(duì)于我關(guān)注的問題,我會(huì)利用一切合適的方法來找到答案。

04

回顧與建議

NSR:您的科研之路是一帆風(fēng)順的嗎?是否遇到過一些重大挑戰(zhàn)?

Laskar:事實(shí)上,我的學(xué)術(shù)道路并不平坦。在獲得我的第一個(gè)數(shù)學(xué)碩士學(xué)位后,我成為了一名高中數(shù)學(xué)教師,而且也覺得這是一份不錯(cuò)的工作。但過了一段時(shí)間,我覺得自己不能就這樣教一輩子書,于是開始在業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)心理學(xué)。我發(fā)現(xiàn)心理學(xué)很有意思,并開始想要改行做一名精神科醫(yī)生。如果只是要取得心理學(xué)學(xué)位,我完全可以在教書的同時(shí)完成;但是要進(jìn)入醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)的話,就必須要辭職了。為了能夠全職學(xué)習(xí),我需要一份收入來源。我想要通過教授一些高薪數(shù)學(xué)課程來掙一些錢,但這類崗位通常要求通過數(shù)學(xué)的“家教資”(即法國(guó)最高級(jí)別的國(guó)家教師資格認(rèn)證)。我決定先通過這項(xiàng)考試,于是重新回去學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。正是在這個(gè)過程中,我發(fā)現(xiàn)科研本身是一件非常令人愉快的事情。在通過法國(guó)家教資后,我又攻讀了天文學(xué)與天體力學(xué)的第二個(gè)碩士學(xué)位,隨后開始了我的博士生涯。

因?yàn)槲掖髮W(xué)讀的早,加上18個(gè)月就拿到了博士學(xué)位,所以盡管我曾有三年的高中教學(xué)經(jīng)歷,但仍在29歲時(shí)就獲得了博士學(xué)位。

NSR:18個(gè)月拿到博士學(xué)位,這效率真是驚人。

Laskar:是的,主要是因?yàn)槲耶?dāng)時(shí)很有動(dòng)力。在攻讀第二個(gè)碩士學(xué)位期間,有兩件事對(duì)我的觸動(dòng)很大。第一件事是意識(shí)到三體問題是無解的。第二件事是,我發(fā)現(xiàn)我從數(shù)學(xué)背景中接觸到的思想,與當(dāng)時(shí)天體力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容之間存在明顯鴻溝,天體力學(xué)研究在方法和觀念上非常陳舊。我真的很想彌合這一鴻溝。

當(dāng)時(shí)天體力學(xué)在某種程度上是一個(gè)“塵封”的領(lǐng)域,許多人認(rèn)為其中已經(jīng)不會(huì)再有什么重大發(fā)現(xiàn)了。但我對(duì)這個(gè)領(lǐng)域非常感興趣,我想:“好吧,那我就拿起掃帚,把這些灰塵都掃掉!比缃瘢藗兊恼f法已經(jīng)和當(dāng)初截然相反,他們會(huì)說我很幸運(yùn)能夠在這樣一個(gè)重新變得充滿活力和挑戰(zhàn)的領(lǐng)域中開展研究。

NSR:高中教師的經(jīng)歷對(duì)您的研究有幫助嗎?

Laskar:有的。當(dāng)你給小孩子們上課時(shí),你必須設(shè)法引起他們的興趣。這并不容易,尤其是在數(shù)學(xué)這樣的學(xué)科中。因此,我逐漸學(xué)會(huì)在表達(dá)時(shí)始終考慮聽眾的背景和理解方式。這也是我現(xiàn)在仍然在努力做的事情。與此類似,心理學(xué)的學(xué)習(xí)過程也對(duì)我很有幫助。

NSR:您會(huì)給年輕研究人員什么建議?

Laskar:根據(jù)我自己的經(jīng)驗(yàn),我會(huì)說,找到一個(gè)你真正有熱情投入、充滿動(dòng)力的方向非常重要。因?yàn)檫@會(huì)讓你不在意他人的評(píng)價(jià),也不在乎它是否恰好是當(dāng)下最熱門的研究方向。最重要的是,保持走出熟悉路徑、探索未知領(lǐng)域的意愿。

我有時(shí)將科學(xué)研究比作登山。有些人可能在室內(nèi)攀巖墻上訓(xùn)練有素,甚至在受保護(hù)的戶外環(huán)境中也能應(yīng)對(duì)自如。但是真正的登山,嘗試走向那些人們認(rèn)為難以到達(dá)的地方,完全是另外一回事。這并不意味著你一定要選擇一條最艱難的登山路線。做“好研究”的關(guān)鍵點(diǎn)之一,就是要敢于探索這些尚無人涉足的“山峰”,并努力找到一條能夠登頂?shù)穆窂健?/p>

北京大學(xué)博士研究生張小宇在翻譯稿校對(duì)過程中提供了幫助

本文是NSR Interview文章“Exploring the Chaotic Future and the Deterministic Past of the Solar System: An Interview with Jacques Laskar”的中文版本。

英文原版見:https://doi.org/10.1093/nsr/nwag002

本文轉(zhuǎn)載自《知識(shí)分子》微信公眾號(hào)


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期刊介紹

01

《物理》是由中國(guó)科學(xué)院物理研究所和中國(guó)物理學(xué)會(huì)主辦的權(quán)威物理類中文科普期刊,注重學(xué)科性與科普性相結(jié)合,秉承“輕松閱讀,享受物理”的辦刊理念,集學(xué)科大家之力,追蹤物理學(xué)成果,服務(wù)物理學(xué)領(lǐng)域,促進(jìn)學(xué)科交叉,讓科學(xué)變得通俗易懂。已成為我國(guó)眾多物理專業(yè)的大學(xué)生、研究生、物理學(xué)家案頭常讀的刊物之一。

作者:眾多活躍在科研、教學(xué)一線的院士、專家。

讀者:物理學(xué)及其相關(guān)學(xué)科(如化學(xué)、材料學(xué)、生命科學(xué)、信息技術(shù)、醫(yī)學(xué)等)的研究人員、教師、技術(shù)開發(fā)人員、科研管理人員、研究生和大學(xué)生,以及關(guān)注物理學(xué)發(fā)展的讀者。

欄目:特約專稿、評(píng)述、熱點(diǎn)專題、前沿進(jìn)展、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、研究快訊、物理攫英、物理學(xué)史和物理學(xué)家、物理學(xué)漫談、物理教育、人物、科學(xué)基金、物理新聞和動(dòng)態(tài)、書評(píng)和書訊等。

期刊訂閱

02

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贈(zèng)閱活動(dòng)

03

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