​Science News: Oameni de știință au găsit un răspuns pentru „cea mai veche întrebare deschisă” din astrofizică

După 350 de ani, fizicienii tocmai au ajuns la o soluție statistică pentru „problema celor trei corpuri” a lui Newton – adică problema de a afla cum se vor mișca prin spațiu trei obiecte sau trei corpuri într-un mod care să respecte legile mișcării și gravitației. Autorii celui mai recent studiu au descris problema celor trei corpuri drept „probabil cea mai veche întrebare deschisă din astrofizică” și chiar dacă n-au rezolvat integral problema, s-au apropiat cel mai mult de aflarea unei soluții statistice care răspunde întrebării deschise, în anumite scenarii.

Concret, ei au urmărit cercetări vechi de două secole care promovează ideea următoare: în sisteme instabile și haotice de trei corpuri, unul dintre acestea este în cele din urmă expulzat, lăsând în urmă o relație binară stabilă între cele două rămase. În timp ce savanții precizează că nu au ajuns la o soluție completă și exactă pentru problema celor trei corpuri, ei au dezvoltat o metodă statistică de lucru care acoperă o mulțime de evoluții de la trei corpuri la două și care poate fi foarte utilă pentru ca fizicienii să vizualizeze procese complicate.

„Când am comparat previziunile noastre cu modele generate de calculator ale mișcărilor lor reale, am constatat un grad înalt de acuratețe”, a spus Nicholas Stone de la Universitatea Ebraică din Ierusalim.

Cele trei legi ale mișcării descrise de Isaac Newton în 1687 sunt: obiectele rămân în stare de inerție dacă nicio forță nu acționează aupra lor; relația dintre accelerație și forța aplicată este forța egală cu masa înmulțită cu accelerația (F = ma); pentru fiecare acțiune există o reacțiune egală și opusă. Totul este splendid câtă vreme este vorba despre fizica de bază a Universului. Dar Newton a întâmpinat dificultăți aplicându-și regulile la Pământ, Lună și Soare – cele trei corpuri originale.

I-a fost mult mai greu să le urmărească pe baza acestor reguli matematice. În timp ce savanții au descoperit soluții pentru cazuri speciale, o formulă generală pentru problema celor trei corpuri s-a dovedit a fi dificil de stabilit. Este ca o încercare a aplica un model matematic la „efectul fluturelui” (exemplul clasic este cel al unei tornade – momentul exact de formare, traiectoria exactă – influențate de bătăile din aripi ale unui fluture îndepărtat, cu câteva săptămâni mai devreme) – prea haotic pentru a fi urmărit.

În acest caz, cercetătorii au aplicat o ipoteză de probabilitate numită ergodicitate, care utilizează principiile mediilor pentru a determina ce se va petrece într-un anumit sistem. Este important că, în timp, procesele ergodice păstrează o relație minoră cu starea lor inițială (întocmai ca sistemul celor trei corpuri). Ceea ce face noua soluție este aceea că permite oamenilor de știință să înțeleagă cum se vor comporta cei doi supraviețuitori ai unei probleme cu trei corpuri într-o varietate de noi scenarii stabile – iar această înțelegere poate fi crucială în astrofizică.

„Luați trei găuri negre care se orbitează reciproc”, spune Stone. „Orbitele lor vor deveni în mod necesar instabile și chiar și după ce una din ele va fi exclusă noi vom fi în continuare foarte interesați de relația dintre cele două rămase”.

Cercetarea a fost publicată în revista Nature. (science alert.com)