Ученые нашли статистическое решение задачи трех тел

задача трех тел

По прошествии 350 лет физики вроде бы наконец-то нашли статистическое решение ньютоновской задачи трех тел  (одна из задач небесной механики, состоящая в определении относительного движения трёх тел, взаимодействующих по закону тяготения Ньютона).

Авторы, занимавшиеся этим исследованием, называют ее «вероятно старейшим открытым вопросом в астрофизике». Пусть им в итоге и не удалось найти полноценное решение, они ближе всех подобрались к разгадке  — нашли статистическую формулу, которая дает верный ответ в определенных сценариях.

Проведенные за несколько веков исследования привели нас к следующей идее: в нестабильных, хаотичных системах трех тел одно из тел в итоге вылетает из системы, оставляя стабильную бинарную пару.

Авторы статьи не нашли точное и полноценное решение проблемы трех тел, но разработали статистический метод, который дает решения для большинства этих переходов из системы трех в систему двух. Этот метод может очень помочь физикам в визуализации этого сложного процесса.

Конечно, ученые сравнили предсказания метода с реальными наблюдениями. По словам астрофизика Николаса Стоуна из Еврейского университета в Иерусалиме, предсказания оказались очень точными.

Законы Ньютона

В сокращенном варианте законы, предложенные Исааком Ньютоном в 1687 году звучат так: (1) объект двигается по инерции, если на него не действуют никакие силы, (2) сила равна массе, помноженной на ускорение, и (3) на любое действие найдется противодействие.

Все бы хорошо, но даже у Ньютона возникли сложности, когда он попытался применить эти законы к нашей системе  —  Земле, Луне и Солнцу, оригинальным трем телам. В итоге, ученые нашли решения для некоторых случаев, но в общем-то задача так и не получила решения. Это можно сравнить с попыткой математически объяснить эффект бабочки  —  слишком уж хаотична ситуация, чтобы ее можно было описать.

Эргодичность

На этот раз ученые применили к задаче гипотезу эргодичности. Эргодичность  —  специальное свойство некоторых динамических систем, состоящее в том, что в процессе эволюции почти каждое состояние с определённой вероятностью проходит вблизи любого другого состояния системы.

Главное, что, как и в задаче трех тел, в долгосрочной перспективе эргодичные процессы почти не зависят от первоначального состояния системы.

Такой метод решения задачи трех позволяет ученым понять, как два “выживших” тела будут вести себя в различных стабильных сценариях. Для астрофизики такой ответ имеет огромную ценность.

Представьте три черные дыры в единой системе,  — говорит Стоун. - Их орбиты неизбежно станут нестабильны, и даже после «выброса» одной из них, нам интересно знать, какими будут отношения между выжившими черными дырами.

Научная статья была опубликована в Nature.



Читайте также:
Заводы дымят

Прекращение выбросов CO2 не остановит глобального потепления

Модель земной системы показывает самоподдерживающееся таяние вечной мерзлоты, даже если все антропогенные выбросы парниковых газов прекратились бы в 2020 году.
Посадочный модуль Индии терпит неудачу при посадке на Луну

Индия теряет связь с посадочным модулем «Викрам»

В Индийской организации космических исследований потеряли связь с посадочным модулем за несколько секунд до его приземления на Луну.
Acipenser sturio

Пресноводная мегафауна сократилась на 88% с 1970 года

Озера и реки покрывают только 1% поверхности Земли, но содержат треть всех видов позвоночных. Пресноводная мегафауна включает в себя всех животных, которые плавают в реках или озерах и весят более 30 килограммов.
туманность CVMP 1

Ученые сфотографировали самую красивую планетарную туманность

Астрономическая аппаратура американской лаборатории Джемини (Gemini Observatory) запечатлела потрясающий вид на планетарную туманность CVMP 1.
Мозг решает задачи во сне

Может ли мозг решать задачи во время сна?

Наверняка каждый человек хотя бы раз в жизни слышал о том, что прослушивая во сне аудиокнигу, можно запомнить содержащуюся в ней информацию. Американские ученые доказали, что это действительно возможно, но только...
Заболеть Гриппом

Можно ли заболеть гриппом и простудой одновременно?

Для того, чтобы ответить на этот вопрос, ученые провели новое исследование, в ходе которого выяснилось, что существует определенная закономерность.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *