Ünlü üç cisim problemine 12.000 yeni çözüm bulduk

1687’de Isaac Newton, yıldızların, ayların ve uzak gezegenlerin hareketlerine ışık tutan evrensel hareket ve yerçekimi yasalarını formüle etti.

Newton’un öncü çalışması, bir tüy darbesiyle Güneş, Ay ve Dünya gibi araştırmacıların bugüne kadar hala çözemediği kaotik üçlü sistemleri dizginlemek için yüzyıllar süren matematiksel çözümler arayışını da ateşledi.

Bulgaristan’daki Sofya Üniversitesi’nden Ivan Hristov ve meslektaşları, Newton’un günlerinden bu yana, üç gök cisminin nasıl sabit bir dansta kilitli kaldığını ve birbirlerini fırlatıp attığını açıklamak için çözümler bulmaya çalışan uzun bir gökbilimci ve matematikçi grubunun en sonuncusu. çarpışmadan veya uzaya fırlamadan karşılıklı çekim kuvvetleri.

İkilem denir Üç cisim problemiYerçekimsel olarak dolaşmış herhangi bir cisim üçlüsüne kadar uzanır. Çözüm, gökbilimcilerin bu nesnelerin başlangıç ​​konumları ve hızları göz önüne alındığında beklenen hareketlerini çizmelerine olanak tanıyacak.

Basit görünebilir, ancak üçüncü bir cismi iki cisimli bir sisteme dahil etmek, bu hareketleri tahmin etmeyi çok daha zorlaştırır. Süper bilgisayarlar Sinir ağları kesinlikle yardımcı oldu.

Şimdi Hristov ve meslektaşları, Newton yasalarının sınırları dahilinde çalışan ve üç eşit kütleye sahip üç cisimli sistemler için 12.409 yörünge modeli bildirdiler. Henüz hakem incelemesinden geçmemiş, ancak yine de bazı sağlıklı tartışmalara yol açması beklenen şaşırtıcı sayıda çözüm var.

Üç cisim problemine kapsamlı ve kapsamlı bir çözüm bulunamadı; Çoğu sistem tahmin edilmesi zor olan kaotik hareketle sonuçlanır.

Ancak bu son çalışmada olduğu gibi, sistemin belirli koşullar altında çalıştığı özel durumlar için bir dizi çözüm keşfedildi. Ancak bazıları pratik astronomi ile diğerlerinden daha ilgilidir.

Bu en son çözüm grubu, üç nesnenin birbirlerinin yerçekimsel kavramalarına “düşmeden” önce başlangıçta sabit olduğu sistemler içindir. Yani çözümler meraklı matematikçileri tatmin etse de gerçek hayatta çok az uygulaması var.

Louisiana Eyalet Üniversitesi fizikçisi Johann Frank, “Hepsi olmasa da çoğu, o kadar kesin başlangıç ​​koşulları gerektiriyor ki, muhtemelen doğada hiçbir zaman elde edilemiyorlar” dedi. Söylemek Gazeteci Matthew Sparks yeni Dünya.

Ancak Hristov ve meslektaşları önceki çalışmaların üzerine inşa etmek için bir süper bilgisayar kullandılar. 2019 yılında yayınlandıÖzellikle serbest düşme üç cisim problemi için 300’den fazla yeni periyodik yörünge ailesi buldu.

Kristof ve meslektaşlarına göre“Bu çalışma arzulanan çok şey bıraktı” Böylece matematiksel çekişme noktasını, yani serbest düşme sistemlerindeki nesnelerin kapalı, çarpık yörüngelere düşmediği, açık yollar boyunca salındığı konusunu çözmeye çalıştılar. Ancak Hristov ve meslektaşlarının çalışması farklı çünkü rastgele nesneler yerine eşit kütleye sahip üç nesneyi hesaba katıyor.

Hristov ve meslektaşları, serbest düşüş yörüngelerinin “astronomik açıdan ilgi çekici olabileceğini” söylüyor O yazıyor. Her ne kadar uzaktaki nesnelerin veya güneş rüzgarının etkisi dikkate alındığında yeni çözümlerin ne kadar kararlı olduğuna bağlı.

Frank, üç cisimli sistemlerin çökme eğiliminde olduğunu, iki nesnenin ikili bir sistemde birleşip üçüncü bir kütleyi ortaya çıkardığını söylüyor.

Şimdilik en azından Hristov adil Kutlama Beklenen yörüngelerin güzelliğinde. “Kararlı veya kararsız; teorik olarak büyük ilgi görüyor.” Söylemek Kıvılcımlar. “Çok güzel bir mekansal ve zamansal yapıya sahipler.”

Bu çalışmaydı arXiv’de yayınlandı Hakem incelemesinden önce.