在电影《流浪地球》中，一座行星发动机的高度超过11000米，比珠穆朗玛峰（8848米）还要高。人类一共建造了12,000座行星发动机，才能推动地球变轨，脱离太阳系，开启流浪逃亡之旅。
清华大学天文系教授、系主任毛淑德
表示，自然界有更加“优美”的方式产生“流浪行星”。
近日，上海科技馆推出
“科际穿越·科创校长空间站”系列课程
，邀请科学家、教育工作者们带来科学盛宴，共话科创教育。这一期，毛淑德来跟大家聊一聊现实中“流浪行星”的那些事——
太阳系
是亘古不变的吗？
这些问题也曾让牛顿感到困惑。
当牛顿提出万有引力定律后，他很快发现，如果一个恒星和一个行星相互作用，行星的轨道会是一个椭圆。然而，如果恒星附近有两个行星，轨道就会变得非常复杂。
当时，牛顿已经知道了六大行星的轨道，这些轨道是非常规则的。我们知道太阳总是从东边升起，但这真的永远成立吗？如果你仔细观察行星的轨道，会发现有时两个行星会靠得非常近，它们之间的万有引力就会变得非常大，加速度也会显著增加。那么，
几大行星的轨道真的会永远这样稳定地运行下去吗？
这个问题不仅困扰了牛顿很长时间，也使历史上许多著名的数学家陷入迷茫，包括拉格朗日、拉普拉斯和高斯。最终，法国数学家庞加莱给出了合理的解释。
庞加莱发现，
太阳系的长期运动实际上是混沌的
。为了帮助理解，毛淑德做了一个小实验：单摆的运动在角度很小时是非常简单的，具有周期性，且周期不随振幅变化，因此单摆可以被用作精准的时钟。即使将摆幅增大，单摆的运动依然相对简单。
如果一个单摆下面再挂一个单摆，它的运动会是怎样的？比预想的复杂得多，
双单摆运动实际上是混沌的
。
什么是混沌？
这种现象也被称为“蝴蝶效应”，北京的一只蝴蝶扇动翅膀，可能会对纽约的天气产生影响。
起初看似微不足道的变动，可能会引发长期的、不可预测的巨大变化。
毛淑德还用动图演示了三个双单摆的运动轨迹。三个双单摆的初始状态几乎完全相同，但经过长时间的演化后，它们的运动轨迹会出现显著差异。
太阳系很可能也遵循类似的规律，这也是非线性动力学的特性之一：
简单的初始条件可以演化出混沌的现象
。
已知现代水星、金星、地球和火星的轨道参数，包括其速度和位置，尽管存在一定误差，但仍可在误差范围内进行轨道演化模拟。毛淑德表示，通过模拟发现：33亿年后，在某些情况下，水星和金星的轨道会相交，而在另一些情况下，地球和金星、火星的轨道会相交。
这种动力学演化表明，行星之间的引力相互作用可能导致某些行星被抛出原有轨道，这就是自然形成的“流浪行星”。
毛淑德还表示，
计算机模拟表明，太阳系在长期演化中保持稳定的概率约为90%，即太阳仍会从东方升起，行星轨道基本保持不变。行星碰撞有约1%的可能性，不过这也是在数十亿年后了，大家还是可以放心的。
“流浪行星”旁边没有主星，自身体积类似地球，非常小，且基本不发光，不发光我们就看不到。
毛淑德介绍，目前探测行星的主要方法是通过观测行星对其主星的引力扰动引起的主星运动变化，从而推断行星的存在。然而，对于没有主星的“流浪行星”，这种方法显然也无法适用。
天文学家发现，
尽管“流浪行星”本身不发光，但其引力场会产生引力透镜效应
。
根据爱因斯坦的广义相对论，当这类天体从地球与背景恒星之间的视线穿过时，其引力场会使背景恒星的光线发生偏折并聚焦，导致恒星亮度暂时增加。
随着天体移出视线，聚焦效应消失，恒星亮度恢复原状。
通过记录恒星亮度随时间的变化，天文学家可以绘制出
光变曲线
。
光变曲线的峰值对应亮度最大，谷值对应亮度最小
。从3月到9月的时间标度可以通过观测数据精确计算。如果中间天体是恒星，光变曲线的时标约为一个月；如果是木星大小的天体，时标约为几天；如果是地球大小的“流浪行星”，时标则仅有几小时。此外，时标的长短取决于中间天体的质量和其相对视线运动的速度：质量越大，引力场影响范围越广，时标越长；运动速度越快，天体移出视线的速度越快，时标越短。
理论上，这种现象的发生概率极低，大约每100万颗恒星中只有一颗会产生引力透镜效应。爱因斯坦在1936年就对此进行了完整的理论计算，还提出了一个在科学史上非常著名的错误论断：“
直接观测到这种现象是没有希望的，
因为它的发生概率太小了
。
”
然而，
爱因斯坦低估了技术发展的速度
。银河系中心区域恒星密集，附近还有大麦哲伦云和小麦哲伦云。当我们观测银河系中心时，可以看到许多暗带，这是星际尘埃造成的，
某些区域因尘埃较少而显得较亮。韩国一台配备3.24亿像素相机的望远镜拍摄到了这样的图像。将其中一小块天区放大后，
该天区视场大小约为4个月亮直径的范围，其中包含约4000颗恒星。
即使有非常勤奋的学生，仅凭肉眼在这些恒星中寻找变星也极为困难。幸好，计算机技术和深度学习的发展极大地提高了发现此类变星的可能性。
天文学家通过持续观测特定天区30年，拍摄了大量图像，已发现超过3万个引力透镜事件。爱因斯坦曾认为不可能的现象，如今已成为日常观测的一部分。图中展示了变星的光变曲线，亮度随时间（以天为单位）变化，不同颜色的点代表不同望远镜的观测数据：
红色来自智利望远镜，蓝色来自南非望远镜，绿色来自澳大利亚望远镜
。黑色曲线是基于广义相对论的预测，与观测数据高度吻合。图中还包括前一晚
毛淑德
学生实时发现的数据点，其光变曲线与理论预测几乎完全一致。人与社会难以预测，但在物理学和天文学中，我们常常能够准确预测自然现象，这正是宇宙规律的可预测之美。
已知一颗地球大小的
“
流浪行星
”
经过引力透镜效应，其观测时间可能只有几小时。为了实现对这类事件的24小时不间断监测，天文学家在全球多个地点建立了望远镜网络。例如，韩国的KMTNet望远镜阵列在智利、南非和澳大利亚都设有观测点，确保能够全天候接力观测，避免因白天中断错过重要数据。
假设一颗
“
流浪行星
”
经过银河系中的引力透镜区域，其引力聚焦效应通常持续约几个小时。观测数据显示，不同望远镜（以不同颜色表示）捕捉到的数据点与爱因斯坦广义相对论的预测（黑色曲线）高度吻合，时标约为5小时。这与理论预测的流浪地球事件时标几乎一致，因此推测这很可能是一颗
“
流浪地球
”
。目前，
天文学家已经观测到十几个由
“
流浪行星
”
引发的引力透镜事件。
然而，这项研究仍存在一个问题：
数据的不确定性较大
。引力透镜事件的时标由天体的质量和相对速度共同决定，而通过单一物理量（时标）无法同时确定质量和速度。
为了
