Na czym polega problem trzech ciał i dlaczego nie można go rozwiązać?


Wydaje się, że wszyscy o tym mówią 3 Problem z ciałemnowy serial Netfliksa na podstawie trylogii książkowej Cixin Liu „Pamięć o przeszłości Ziemi”.. Mniej osób mówi o imienniku obu serii: nierozwiązalnym problemie fizycznym o tej samej nazwie.

To ma sens, bo tak jest mylące. W fizyce problem trzech ciał próbuje znaleźć sposób na przewidzenie ruchów trzech obiektów, których grawitacja oddziałuje z każdym z pozostałych – jak trzy gwiazdy znajdujące się blisko siebie w przestrzeni. Brzmi dość prosto, prawda? Jednak sam niedawno się zatrzymałem artykuł w Wikipedii nad problemem trzech ciał i zamknął zakładkę w taki sam sposób, w jaki człowiek mógłby oddalić się od jasnego światła. Najwyraźniej Ziemia, Słońce i Księżyc to układ trzech ciał? Czy ty mi mówisz? nie wiemy, jak porusza się Księżyc? Naukowcy opublikowali wiele rozwiązań problemu trzech ciał? Chcesz mi powiedzieć, że książki Cixina Liu są nieaktualne?

Jedyne co chciałem wiedzieć to Dlaczego problem uznano za nierozwiązywalny i teraz wspomnienia z jednego semestru fizyki w szkole średniej przepływały mi przed oczami niczym świecące liczby zagłady. Jednakże pomimo moich wysiłków przygotowałem kilka sposobów, dzięki którym my, niefizycy, możemy mieć pewność, że problem trzech ciał jest w rzeczywistości nierozwiązalny.

Powód 1: Jest to specjalna definicja „nierozwiązywalnego”

Reklama

Zdjęcie: Ed Miller/Netflix

Problem trzech ciał jest wyjątkowo zagmatwany, ponieważ naukowcy najwyraźniej stale znajdują nowe rozwiązania problemu trzech ciał! Po prostu nie mają na myśli jednego rozwiązania dla wszystkich. Taka formuła robi istnieją dla układu dwóch ciał i najwyraźniej Izaak Newton odkrył to w 1687 roku. Jednak układy składające się z więcej niż dwóch ciał są zdaniem fizyków zbyt chaotyczne (tj. nie w sensie bałaganu w dziecięcej sypialni, ale w sensie „teorii chaosu”), aby można je było ująć w jednym rozwiązaniu.

Kiedy fizycy mówią, że mają nowe rozwiązanie problemu trzech ciał, mają na myśli, że znaleźli konkretne rozwiązanie dla układów trzech ciał, które mają pewne parametry teoretyczne. Nie proś mnie o wyjaśnienie tych parametrów, ponieważ są to rzeczy takie jak „trzy masy są współliniowe w każdej chwili” lub „rozwiązanie o zerowym momencie pędu z trzema równymi masami poruszającymi się po kształcie ósemki”. Ale zasadniczo: zawężając zakres problemu do pewnych układów układów trzech ciał, fizycy byli w stanie wyprowadzić wzory przewidujące ruchy niektórych z nich, na przykład w naszym Układzie Słonecznym. Masa Ziemi i Słońca tworzą „ograniczony problem trzech ciał”, gdzie mniejsze ciało (w tym przypadku Księżyc) porusza się pod wpływem dwóch masywnych (Ziemi i Słońca).

To, co fizycy mają na myśli, mówiąc, że problem trzech ciał nie ma rozwiązania, to po prostu to, że nie ma jednego, pasującego do wszystkich rozwiązania na każdy sposób, w jaki grawitacja trzech obiektów może spowodować ruch tych obiektów – i właśnie to Problem trzech ciał na tym opiera całe swoje założenie.

Powód 2: Problem 3 ciał celowo wybrał nierozwiązany system trzech ciał

Kobieta unosząca się przed trzema ciałami niebieskimi (hm) w 3 Body Problem

Obraz: Netflix

Henriego Poincarégo badania nad ogólnym rozwiązaniem problemu trzech ciał stworzyło podstawę tego, co stało się znane jako teoria chaosu (być może znasz ją z głównej roli w Park Jurajski). I 3 Problem z ciałem samo w sobie nie chodzi każdy stary układ trzech ciał. Chodzi konkretnie o niezwykle chaotyczny układ trzech ciał, czyli dokładnie o taki układ ciał, na którym skupił się Poincaré, gdy pokazał, że problem jest „nierozwiązywalny”.

[Ed. note: The rest of this section includes some spoilers for 3 Body Problem.]

Zarówno w książkach Liu, jak i Netflixie 3 Problem z ciałem, ludzkość staje w obliczu inwazji kosmitów (zwanych Trisolaranami w angielskim tłumaczeniu książek i San-Ti w serialu telewizyjnym), których macierzysty układ słoneczny składa się z trzech słońc w chaotycznym związku trzech ciał. To świat, w którym w przeciwieństwie do naszego niebiosa są zasadniczo nieprzewidywalne. Okresy lodowatego zimna ustępują miejsca palącemu upałowi, który ustępuje wahaniom grawitacji, które zamieniają się w tymczasowe wytchnienie, któremu nigdy nie można ufać. Nieprzewidywalna natura środowiska San-Ti jest źródłem każdego szczegółu ich fizyczności, filozofii i pragnienia przejęcia Ziemi dla siebie.

Innymi słowy, 3 Problem z ciałemProblem trzech ciał jest nierozwiązywalny, ponieważ Liu chciał napisać historię o nierozwiązywalnym układzie trzech ciał, więc wybrał jeden z układów trzech ciał, dla którego nie znaleźliśmy rozwiązania i być może nigdy nie znaleźliśmy rozwiązania.

Powód 3: Naukowcy wciąż pracują nad problemem trzech ciał

Być może najlepszym powodem, dla którego mogę ci dać wiarę, że problem trzech ciał jest realny i tak naprawdę nierozwiązywalny, jest to, że niektórzy naukowcy opublikowali cały zestaw nowych rozwiązań dla konkretnych układów trzech ciał całkiem niedawno.

Jeśli fizycy nadal pracują nad problemem trzech ciał, możemy śmiało założyć, że nie został on rozwiązany. W końcu naukowcy są prawdziwymi ekspertami. A ja na pewno nie.



Source link

Advertisment

Więcej

Advertisment

Podobne

Advertisment

Najnowsze

Mocowanie Tesli przypominało pedały Cybertruck z tą instalacją nitów

Chwila Film Aarona Casha opublikowany w serwisie X twierdzi, że jest to „35-sekundowa naprawa wycofania” zademonstrowana podczas wydarzenia „Cyber ​​Takeover” w Long Beach,...

Następna era Home Assistant zaczyna się teraz

Jak rozwiązać problem przekształcenia popularnej platformy inteligentnego domu, opartej na ideałach open source i otwartych standardów, w coś większego, co pozostanie wierne tym...

Dolphin wyjaśnia, dlaczego jego emulator GameCube i Wii nie będzie dostępny w App Store

Firma Apple niedawno zmieniła swoje zasady, zezwalając na korzystanie z emulatorów gier w App Store. Delta, jedna z podstawowych aplikacji do emulacji,...
Advertisment