近350年前,牛頓發(fā)覺了描述物體運(yùn)動(dòng)的三大定理,其中第三定理是“作用力與反斥力大小相等,方向相反”。
牛頓運(yùn)動(dòng)定理為我們理解太陽系的運(yùn)行,以及物體與作用于物體的力之間的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。牛頓運(yùn)動(dòng)定理的重要意義自何必說,但也制造了一個(gè)近350年來始終困惑科學(xué)家的困局:三體問題。
在借助運(yùn)動(dòng)定理描述月球圍繞太陽運(yùn)行的問題后,牛頓推斷,它們也能幫助人們理解考慮第三個(gè)天體——例如地球——加入后月球圍繞太陽運(yùn)行的問題。但實(shí)際上,解三體多項(xiàng)式的難度要大得多。
借助普通的物理知識(shí)估算三體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不可能的
當(dāng)2(或3個(gè))不同大小和距離的天體圍繞一個(gè)中心點(diǎn)運(yùn)行時(shí),借助牛頓運(yùn)動(dòng)定理估算它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)堪稱輕而易舉。并且,假如3個(gè)天體規(guī)格以及與中心點(diǎn)的距離接近時(shí),它們之間的互相斥力會(huì)發(fā)生變化牛頓第一定律三個(gè)科學(xué)家,系統(tǒng)會(huì)身陷混亂,借助普通的物理知識(shí)估算各天體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不可能的。
由以色列希伯來學(xué)院拉卡化學(xué)大學(xué)天體化學(xué)學(xué)家尼古拉斯·斯通(Stone)領(lǐng)銜的一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì),在解決這一困局方面邁出了一大步。她們的研究論文發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。
領(lǐng)銜破解三體系統(tǒng)困局的以色列希伯來學(xué)院拉卡化學(xué)大學(xué)天體化學(xué)學(xué)家尼古拉斯·斯通
斯通和法國康塞普希翁學(xué)院(Ladeón)充分借助了過去2個(gè)世紀(jì)的相關(guān)研究成果,非常是“不穩(wěn)定的三體系統(tǒng)最終會(huì)淘汰一個(gè)物體,產(chǎn)生穩(wěn)定的二元系統(tǒng)”。這些二元關(guān)系是她們研究的重點(diǎn)。
研究團(tuán)隊(duì)沒有將系統(tǒng)的混亂狀態(tài)看作是障礙,她們借助傳統(tǒng)的物理運(yùn)算預(yù)測行星的運(yùn)動(dòng)。斯通說,“當(dāng)我們將我們的預(yù)測與它們實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行比較時(shí),我們發(fā)覺我們的預(yù)測精度相當(dāng)高。”
雖然研究團(tuán)隊(duì)指出她們的研究成果并非是三體問題精確的解決方案,她們的成果還是十分有用的,致使化學(xué)學(xué)家能對(duì)復(fù)雜的化學(xué)過程進(jìn)行可視化處理。
斯通解釋說,“以三個(gè)黑洞圍繞另外一個(gè)黑洞運(yùn)行為例,它們的軌道將是不穩(wěn)定的——即使是在一個(gè)黑洞‘被踢出去時(shí)’也是這么,我們對(duì)留下的兩個(gè)黑洞之間的關(guān)系依舊十分感興趣”。對(duì)于我們理解不穩(wěn)定三體系統(tǒng)中幸存者在新產(chǎn)生的穩(wěn)定系統(tǒng)中的行為牛頓第一定律三個(gè)科學(xué)家,預(yù)測新軌道的能力至關(guān)重要。
參考資料: