O lansare de rachetă. Cel mai apropiat vecin stelar al nostru. O emisiune Netflix. Toate aceste lucruri au ceva în comun: trebuie să se lupte cu „problema celor trei corpuri”. Dar exact ce este această enigma spinoasă a fizicii?
Problema celor trei corpuri descrie un sistem care conține trei corpuri care exercită forte gravitationale unul pe altul. Deși poate părea simplu, este o problemă notoriu de complicată și „prima îngrijorare reală a lui Newton”. Billy Quarlesun dinamicist planetar la Universitatea de Stat Valdosta din Georgia, a declarat pentru Live Science.
Într-un sistem de doar două corpuri, cum ar fi o planetă și o stea, calcularea modului în care se vor mișca unul în jurul celuilalt este destul de simplă: de cele mai multe ori, acele două obiecte vor orbita aproximativ într-un cerc în jurul centrului lor de masă și ele. se va întoarce de unde au început de fiecare dată. Dar adăugați un al treilea corp, ca o altă stea, și lucrurile devin mult mai complicate. Al treilea corp îi atrage pe cei doi orbitându-se unul în jurul celuilalt, trăgându-i din drumurile lor previzibile.
Mișcarea celor trei corpuri depinde de starea lor inițială – pozițiile, vitezele și masele lor. Dacă chiar și una dintre aceste variabile se schimbă, mișcarea rezultată ar putea fi complet diferită.
„Mă gândesc la asta ca și cum ai merge pe creasta unui munte.” Shane Ross, un matematician aplicat la Virginia Tech, a declarat pentru Live Science. „Cu o mică schimbare, ai putea fie să cazi la dreapta, fie la stânga. Acestea sunt două poziții inițiale foarte apropiate și ar putea duce la stări foarte diferite”.
Nu există suficiente constrângeri asupra mișcărilor corpurilor pentru a rezolva problema celor trei corpuri cu ecuații, a spus Ross.
Legate de: „Superbulele” cosmice ar putea arunca galaxii întregi în haos, indică un studiu teoretic
Dar s-au găsit câteva soluții la problema celor trei corpuri. De exemplu, dacă condițiile de pornire sunt corecte, trei corpuri de masă egală s-ar putea urmări unul pe celălalt într-un model în formă de opt. Astfel de soluții ordonate sunt însă excepția când vine vorba de sisteme reale în spațiu.
Anumite condiții pot face problema celor trei corpuri mai ușor de analizat. Considera Tatooine, lumea natală fictivă a lui Luke Skywalker din „Războiul Stelelor” – o singură planetă care orbitează în jurul a doi sori. Cele două stele și planeta formează un sistem cu trei corpuri. Dar dacă planeta este suficient de departe și orbitează ambele stele împreună, este posibil să simplificăm problema.
„Când este cazul Tatooine, atâta timp cât ești suficient de departe de binarul central, atunci te gândești la acest obiect ca fiind doar o stea cu adevărat grasă”, a spus Quarles. Planeta nu exercită prea multă forță asupra stelelor, deoarece este mult mai puțin masivă, astfel încât sistemul devine similar cu problema mai ușor de rezolvat cu două corpuri. Până acum, oamenii de știință au găsit mai mult de o duzină Exoplanete asemănătoare Tatooinea spus Quarles pentru Live Science.
Dar, de multe ori, orbitele celor trei corpuri nu se stabilizează niciodată cu adevărat, iar problema celor trei corpuri este „rezolvată” cu o bubuitură. Forțele gravitaționale ar putea face ca două dintre cele trei corpuri să se ciocnească sau ar putea arunca unul dintre corpuri din sistem pentru totdeauna – o posibilă sursă de „planete necinstite” care nu orbitează nicio stea, a spus Quarles. De fapt, haosul cu trei corpuri poate fi atât de comun în spațiu încât oamenii de știință estimează că ar putea exista De 20 de ori mai multe planete necinstite deoarece există stele în galaxia noastră.
Când toate celelalte eșuează, oamenii de știință pot folosi computere pentru a aproxima mișcările corpurilor într-un sistem individual cu trei corpuri. Acest lucru face posibilă prezicerea mișcării unei rachete lansate pe orbită în jurul Pământului sau prezicerea soartei unei planete într-un sistem cu mai multe stele.
Cu tot acest tumult, s-ar putea să vă întrebați dacă ceva ar putea supraviețui pe o planetă precum cea prezentată în „3 Body Problem” de la Netflix, care – alertă spoiler – este prinsă într-o orbită haotică în jurul a trei stele în Sistemul Alpha Centaurial nostru sistem solarcel mai apropiat vecin al lui.
„Nu cred că într-un asemenea tip de situație, acesta este un mediu stabil pentru ca viața să evolueze”, a spus Ross. Acesta este un aspect al spectacolului care rămâne ferm în domeniul science fiction-ului.