350年前牛顿留下的三体现在被科学家解决了。
牛顿
近350年前,牛顿发现了描述物体运动的三个定律,其中第三个定律是“作用力和反作用力大小相等,方向相反”。
牛顿运动定律为我们理解太阳系的运行以及物体和作用在物体上的力之间的关系奠定了基础。牛顿运动定律的意义不言而喻,但它也制造了一个困扰科学家近350年的难题:三体。
在用运动定律描述了地球绕太阳运行的轨道后,牛顿得出结论,在考虑增加第三个天体如月球后,它们也可以帮助人们理解地球绕太阳运行的轨道。但实际上,三体方程的求解要困难得多。
用普通的数学知识是不可能计算出三体系统的运动状态的。
当两个大小不同、距离不同的天体围绕一个中心点旋转时,用牛顿运动定律很容易计算出它们的运动状态。但如果三个天体的大小和离中心点的距离很近,它们之间的相互作用就会发生变化,系统就会陷入混沌,所以用普通的数学知识是无法计算出每个天体的运动状态的。
希伯来大学拉卡物理学院的天体物理学家尼古拉斯·柊司领导的一个国际研究小组在解决这个问题上迈出了一大步。他们的研究论文发表在最新一期的《自然》杂志上。
希伯来大学拉卡物理学院的天体物理学家尼古拉斯·柊司领导了三体系统问题的解决。
柊司和智利Concord Szepsi大学充分利用了过去两个世纪的相关研究成果,尤其是“不稳定的三体系统最终会消除一个天体,形成稳定的双星系统”。这种二元关系是他们研究的重点。
研究小组没有把系统的混沌状态视为障碍。他们使用传统的数学运算来预测行星的运动。柊司说,“当我们将我们的预测与它们实际运动状态的计算机模型进行比较时,我们发现我们的预测精度相当高。”
尽管研究团队强调他们的研究结果不是三体的精确解,但他们的结果仍然非常有用,使物理学家能够可视化复杂的物理过程。
柊司解释说,“以三个黑洞围绕另一个黑洞运行为例,它们的轨道会不稳定——即使一个黑洞被踢出去,我们仍然对留下的两个黑洞之间的关系非常感兴趣”。这对于我们理解新形成的稳定系统中不稳定三体系统中幸存者的行为以及预测新的轨道是非常重要的。
如果您想了解更多“350年前牛顿留下的三体现已被科学家解决”,请持续关注深空科技资讯专栏,深空边肖将持续为您更新更多科技资讯。
王者之心2点击试玩。