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.
«Главный евангелист пива. Первопроходец в области кофе на протяжении всей жизни. Сертифицированный защитник Твиттера. Интернетоголик. Практикующий путешественник».
More Stories
Туман встречает Соломоновы горы
Ученые обнаружили удивительную эффективность «хаотичных» суперконденсаторов
Мягкие роботизированные нервные манжеты могут совершить революцию в лечении неврологических заболеваний