Forskere knækker Newtons undvigende tre-kropsproblem

Det er næsten 350 år siden Sir Isaac Newton skitserede bevægelseslovene, hævder "For hver handling, der er en lige og modsat reaktion. "Disse love lagde grundlaget for at forstå vores solsystem og, mere bredt, at forstå forholdet mellem et masselegeme og de kræfter, der virker på det. Imidlertid, Newtons banebrydende arbejde skabte også en pickle, der har forvirret forskere i århundreder:The Three-Body Problem.

Efter at have brugt bevægelseslovene til at beskrive, hvordan planeten Jorden kredser om solen, Newton antog, at disse love ville hjælpe os med at beregne, hvad der ville ske, hvis et tredje himmellegeme, som månen, blev tilføjet til blandingen. Imidlertid, i virkeligheden, tre-kropsligninger blev meget vanskeligere at løse.

Når to (eller tre kroppe i forskellige størrelser og afstande) kredser om et midtpunkt, det er let at beregne deres bevægelser ved hjælp af Newtons bevægelseslove. Imidlertid, hvis alle tre objekter har en sammenlignelig størrelse og afstand fra centrum, en magtkamp udvikler sig, og hele systemet kastes ud i kaos. Når kaos sker, det bliver umuligt at spore kroppens bevægelser ved hjælp af almindelig matematik. Indtast tre-kropsproblemet.

Nu, et internationalt hold, ledet af astrofysiker Dr. Nicholas Stone ved det hebraiske universitet i Jerusalems Racah Institute of Physics, har taget et stort skridt fremad i løsningen af ​​denne gåde. Deres resultater blev offentliggjort i den seneste udgave af Natur .

Stone og professor Nathan Leigh ved Chiles La Universidad de Concepción stolede på opdagelser fra de sidste to århundreder, nemlig at ustabile tre-kropssystemer i sidste ende vil udvise en af ​​trioen, og danne et stabilt binært forhold mellem de to resterende kroppe. Dette forhold var fokus for deres undersøgelse.

I stedet for at acceptere systemernes kaotiske adfærd som en hindring, forskerne brugte traditionel matematik til at forudsige planternes bevægelser. "Da vi sammenlignede vores forudsigelser med computergenererede modeller af deres faktiske bevægelser, vi fandt en høj grad af nøjagtighed, "delte Stone.

Mens forskerne understreger, at deres fund ikke repræsenterer en nøjagtig løsning på tre-kropsproblemet, statistiske løsninger er stadig yderst nyttige, idet de tillader fysikere at visualisere komplicerede processer.

"Tag tre sorte huller, der kredser om hinanden. Deres baner bliver nødvendigvis ustabile, og selv efter at et af dem bliver sparket ud, vi er stadig meget interesserede i forholdet mellem de overlevende sorte huller, "forklarede Stone. Denne evne til at forudsige nye baner er afgørende for vores forståelse af, hvordan disse-og eventuelle overlevende med tre kropsproblemer-vil opføre sig i en nystabil situation.