«Проблема трех тел»: где наука встречается с фантастикой

Сериал Netflix под названием «Проблема трех тел» описывает сложные концепции квантовой механики и астрофизики, рассказывая об интригующей загадке, называемой «проблемой трех тел». Об этом пишет phys.org.

Фото из открытых источников

Проблема трех тел - это вопрос, который веками мучил ученых. Джонатан Блазек, доцент кафедры физики Северо-Восточного университета, объясняет, что поведение двух гравитационно взаимодействующих объектов, таких как звезды или планеты, легко предсказуемо. Но когда вступает в игру третье тело, система становится непредсказуемой.

«Проблема трех тел гласит, что для трех тел, гравитационно взаимодействующих по закону тяготения Ньютона, общее решение в замкнутой форме отсутствует», - говорит Блазек. «Малейшие различия со временем усиливаются, приводя к непредсказуемому поведению».

В «Проблеме трех тел», как и в фантастических романах Лю Цысиня, с такой реальностью сталкиваются инопланетяне, живущие в системе с тремя солнцами. Гравитационное воздействие этих трех звезд приводит систему в хаос, выбрасывая звезды то слишком далеко, то слишком близко к их планете. Хуже всего то, что из-за проблемы трех тел эти движения невозможно предсказать.

Ученые веками пытались найти стабильную отправную точку для трех гравитационных тел, что привело бы к предсказуемым орбитам. Пока что универсального решения нет, хотя ученые недавно начали исследовать потенциальные подходы, такие как модели, основанные на движениях пьяных людей.

«Чтобы предсказать поведение Солнечной системы, мы можем вводить в компьютерный код все планеты и астероиды и рассчитывать их взаимодействия. Это работает, но наши приближения со временем приведут к неточностям», - говорит Блазек.

Он добавляет, что проблема трех тел привлекает ученых, потому что кажется относительно простой. Большинство учеников, изучающих физику, знакомы с законом всемирного тяготения Ньютона и могут рассчитать движение двух тел.

Трехтельные и более сложные системы часто встречаются в космосе, делая эту проблему особенно актуальной. Даже наша Солнечная система - это система трех тел, состоящая из Солнца, Земли и Луны. Блазек говорит, что Солнце оказывает более сильное притяжение на Землю, а Земля, в свою очередь, на Луну, создавая две стабильные системы из двух тел.

Тем не менее, он предупреждает, что нет гарантий, что это будет продолжаться вечно. Небольшие изменения, такие как столкновение астероида со спутником Юпитера, могут со временем привести к гораздо более масштабным изменениям.

Блазек подчеркивает, что, хотя человечество вряд ли столкнется с катастрофой, подобной той, что описана в «Проблеме трех тел», эти концепции важны для понимания во всех аспектах и науки, и научной фантастики. Исследование проблемы трех тел напоминает нам, что Солнечная система может быть не такой стабильной, как мы думаем, и что изучение этих принципов имеет решающее значение для нашего понимания Вселенной.