Физическая проблема, мучившая науку в течение нескольких дней Исаак Ньютон По словам двух израильских исследователей, он приближается к решению. Дуэт использовал «походку пьяного» для расчета результата космического танца между тремя огромными телами, так называемой задачи трех тел.
Для физиков предсказание движения двух больших объектов, например пары звезд, — это несложно. Но когда на картинке появляется третий объект, проблема становится неразрешимой. Это связано с тем, что, когда два массивных объекта приближаются друг к другу, их гравитация влияет на их траекторию, которую можно описать следующим образом: Спортсмен Уравнение. Но добавить третий объект не так просто: внезапно взаимодействия между тремя объектами становятся хаотичными. Вместо того, чтобы следовать предсказуемому пути, определяемому математическим уравнением, поведение трех объектов становится чувствительным к тому, что ученые называют «начальными условиями», то есть независимо от того, с какой скоростью и в каком положении они находились ранее. Любая небольшая разница в этих начальных условиях радикально меняет их будущее поведение, и поскольку всегда существует некоторая неопределенность в том, что мы знаем об этих условиях, невозможно объяснить их поведение в далеком будущем. В одном сценарии два объекта могут вращаться близко друг к другу, в то время как третий выводится на широкую орбиту; В другом объекте третий объект может быть выброшен из двух других, никогда не возвращаться и т. Д.
В статье, опубликованной в журнале X. Физический обзорУченые использовали разочаровывающую непредсказуемость задачи трех тел в своих интересах.
«[The three-body problem] Это очень чувствительно зависит от начальных условий, поэтому в основном это означает, что результат в основном случайный », — сказал Йонадав Бари Гинат, докторант Технологического института Техниона, который стал соавтором статьи с физиком Хагаем Перецем. университет. Это означает, что мы не можем вычислить вероятность для каждого исхода «.
Связанный: 18 величайших неразгаданных тайн физики
Для этого они использовали теорию случайных блужданий, также известную как «прогулка пьяного». Идея состоит в том, что пьяный движется в случайном направлении с тем же шансом сделать шаг вправо, что и шаг влево. Если вы знаете эти шансы, вы можете рассчитать вероятность того, что пьяный окажется где-нибудь позже.
Итак, в новом исследовании Джин и Перец рассмотрели системы трех тел, в которых третье тело приближается к паре тел на орбите. В их решении каждая из «ступенек» пьяницы соответствует скорости третьего тела относительно двух других.
«Можно вычислить вероятности для каждой из этих возможных скоростей третьего тела, а затем вы можете настроить все эти шаги и все эти возможности, чтобы найти окончательную вероятность того, что произойдет с системой из трех тел в течение длительного периода времени. «отныне», что означает, будет ли третье тело брошено навсегда или, например, он вернется, — сказал Жене.
Но решение ученых идет дальше. В большинстве симуляций задачи трех тел три объекта рассматриваются как так называемые идеальные частицы, не имеющие внутренних свойств. Но звезды и планеты взаимодействуют более сложным образом: просто подумайте, как ЛунаГравитационные буксиры на Земля приливная продукция. Приливные силы отбирают некоторую энергию от взаимодействия между двумя телами, и это меняет способ движения каждого тела.
Поскольку это решение вычисляет вероятность каждого «шага» в реакции трех тел, оно может вычислить эти дополнительные силы для более точного расчета результата.
Это огромный шаг вперед в решении проблемы трех тел, но Дженат говорит, что это определенно не конец. Теперь исследователи надеются выяснить, что происходит, когда три объекта находятся в особых конфигурациях — например, все три находятся на плоской плоскости. Еще одна проблема состоит в том, чтобы увидеть, могут ли они обобщить эти идеи на четыре тела.
«Есть еще немало открытых вопросов», — сказал Гинат.
Первоначально опубликовано на Live Science.
More Stories
Ученые раскрыли секреты потери морских звезд и возобновления роста конечностей
Комплексное мероприятие сообщества людей с деменцией в Ратуте, посвященное Всемирному месяцу борьбы с болезнью Альцгеймера.
Новое исследование массивного надвига предполагает, что следующее большое землетрясение может быть неизбежным