Прошло почти 350 лет с тех пор, как сэр Исаак Ньютон обрисовал в общих чертах законы движения, утверждая, что «для каждого действия существует равная и противоположная реакция».
Эти законы заложили основу для понимания нашей солнечной системы и, в более широком смысле, для понимания отношений между массой тела и силой, действующей на него. Тем не менее, новаторская работа Ньютона также создала задачу, которая веками озадачивала ученых: проблема трех тел.
Статистическое решение хаотической неиерархической задачи трех тел
Воспользовавшись законами движения, чтобы описать, как планета Земля вращается вокруг Солнца, Ньютон предположил, что эти законы помогут нам рассчитать, что произойдет, если в задачу будет добавлено третье небесное тело, такое как луна. Однако в действительности уравнения трех тел стали гораздо сложнее решаться.
Когда два (или три тела разных размеров и на разных расстояниях) вращаются вокруг центральной точки, легко рассчитать их движения, используя законы движения Ньютона. Однако, если все три объекта имеют сопоставимый размер и расстояние от центральной точки, развивается борьба за власть, и вся система оказывается в хаосе. Когда случается хаос, становится невозможным отслеживать движения тел с помощью обычной математики.
Теперь международная команда, возглавляемая астрофизиком доктором Николасом Стоуном из Института физики имени Рака в Еврейском университете, сделала большой шаг вперед в решении этой проблемы. Их выводы были опубликованы в последнем издании Nature.
Стоун и профессор Натан Ли из Университета Чили в Консепсьоне опирались на открытия последних двух веков, а именно на то, что нестабильные системы трех тел в конечном итоге изгонят одно из трио и сформируют устойчивые бинарные отношения между двумя оставшимися телами. Эти отношения были в центре их изучения.
Вместо того, чтобы принимать хаотическое поведение систем как препятствие, исследователи использовали традиционную математику для предсказания движений планет. «Когда мы сравнили наши прогнозы с компьютерными моделями их реальных движений, мы обнаружили высокую степень точности», - поделился Стоун.
В то время как исследователи подчеркивают, что их результаты не представляют собой точное решение проблемы трех тел, статистические решения по-прежнему чрезвычайно полезны, поскольку они позволяют физикам визуализировать сложные процессы.
«Возьмите три черные дыры, которые вращаются вокруг друг друга. Их орбиты обязательно станут нестабильными, и даже после того, как одна из них будет выброшена, мы все еще очень заинтересованы в отношениях между выжившими черными дырами», - объяснил Стоун. Эта способность предсказывать новые орбиты имеет решающее значение для нашего понимания того, как они, и любые оставшиеся с тремя телами, будут вести себя в новой стабильной ситуации.
Источник Эконет.ру