_ Orbita planetară în „Problema cu trei corpuri” de la Netflix este aleatoriu și haotic, dar ar putea exista?

Am întâlnit prima dată problema celor trei corpuri în urmă cu 60 de ani, într-o nuvelă numită „Placet este un loc nebun” a scriitorului american de science-fiction Frederic Brown.

În povestea lui Brown, Placet este o planetă pe o orbită în formă de opt în jurul a două stele, dintre care una este compusă din materie obișnuită, cealaltă din antimaterie. Apropierea celor două stele face ca timpul și spațiul să devină minunat distorsionate, astfel încât Placet să se poată eclipsa. Dar, în mod intrigant, se presupune că orbita este stabilă și previzibilă.

Trilogia epică a scriitorului chinez de literatură științifico-fantastică Liu Cixin, „Rememberance of Earth's Past”, revine la imaginarea a ceea ce s-ar putea întâmpla atunci când trei corpuri cerești sunt pe orbită. unul în jurul celuilalt. Prima ediție, „The Three-Body Problem”, a fost adaptată într-un serial de către Netflix.

Scenele de deschidere ale „3 Body Problem”, plasate la Beijing în primele zile ale Revoluției Culturale, sunt deosebit de puternice. Personajele din serie sunt defecte – oamenii de știință sunt foarte inteligenți, dar ambițiile, eșecurile și temerile lor sunt prea clare.

Intrama „3 Body Problem” implică o rasă extraterestră, cunoscută sub numele de Trisolarieni. , care locuiește pe o planetă care orbitează în jurul unui sistem stelar din apropiere, cunoscut sub numele de Alpha Centauri. Acesta este format din trei stele care urmăresc orbite în continuă schimbare, determinând planeta să treacă de la un frig amar la căldură arzătoare în câteva minute.

Mișcarea stelelor este imprevizibilă, așa că trisolarienii nu pot anticipa sosirea. dintre așa-numitele ere haotice care duc la distrugerea la nivel de planetă a mediului lor.

În mod intrigant, Alpha Centauri este de fapt un sistem cu trei stele, format din două stele care orbitează îndeaproape una în jurul celeilalte într-o perioadă de timp. de aproape 80 de ani și o a treia stea mult mai îndepărtată. Acesta este foarte diferit de sistemul reprezentat în „Problema cu trei corpuri.”

Deci ne-am putea imagina un sistem în care stelele sunt atât de apropiate între ele pe orbite, încât mișcarea lor devine aleatorie?

Răspunsul se află în centrul fizicii teoretice. Isaac Newton a rezolvat problema celor două corpuri pentru sistemul Pământ-lună în anii 1660, astfel încât să putem prezice orbita Lunii cu o precizie extraordinară.

Este puțin surprinzător că acest lucru funcționează atât de bine, deoarece noi ignoră soarele, ceea ce l-ar transforma într-o problemă cu trei corpuri. Trucul pentru a gestiona acest lucru (unul dintre multele) este că putem găsi o soluție care funcționează pentru Pământ-lună și apoi să adăugăm efectul soarelui, care se dovedește a fi mic.

Avem a învățat multe de la Newton. Nu există o soluție generală pentru problema celor trei corpuri: nu putem scrie o formulă pentru modul în care se vor mișca trei corpuri în general. Am găsit o mulțime de cazuri speciale; chiar și orbita în formă de opt a Placet-ului fictiv este posibilă.

De asemenea, telescopul James Webb a fost plasat ingenios pentru a oferi o altă soluție pentru problema celor trei corpuri. Orbitează în jurul Soarelui, dincolo de orbita Lunii a Pământului, astfel încât să poată fi protejat de radiații cât mai mult posibil.

Este complicat, dar simplu pentru un computer să găsească soluții pentru problema celor trei corpuri. . Cosmologii au folosit analiza computațională pentru a construi modele din ce în ce mai complexe ale modului în care universul a evoluat de la un început aproape total uniform până la stadiul actual. Aceste modele rulează de obicei cu mai mult de 10 miliarde de corpuri.

De ce ar trebui să ne intereseze ceva atât de banal ca trei corpuri? Pentru că dacă avem un sistem de trei obiecte, toate masive și destul de apropiate, mișcarea lor este haotică. Aceasta înseamnă că, deși putem afla aproape exact ce se întâmplă cu ei într-o perioadă scurtă de timp, devine imprevizibil pe o perioadă lungă de timp. Dar rețineți că nu v-am spus ce înseamnă lung și scurt în acest context.

Putem avea o impresie despre acest lucru dacă ne uităm la vreme, la un alt sistem haotic și în special la uragane. Putem prezice cu exactitate unde va ajunge un uragan cu 12 ore înainte - cu două zile înainte putem face o predicție aproximativă, dar cu o săptămână înainte este imposibil.

Pe măsură ce trei corpuri aflate pe orbită se mișcă, ele dansează pe cer într-un mod extraordinar de complex. Nu avem de unde să ghicim unde ar putea fi localizat fiecare dintre corpuri peste 1.000 de ani. S-ar putea să nu fie nici măcar prin preajmă: există exemple în care una dintre vedetele dintr-un trio poliamoros ar fi ejectată total, lăsând în urmă un sistem cu stele duble.

În „Problema cu trei corpuri” provocarea este că orbitele fac ca clima să se răstoarne, practic, fără avertisment. Acest lucru este caracteristic unui alt tip de situație, o așa-numită problemă stocastică.

Un exemplu clasic este un bețiv care încearcă să-și navigheze în drumul spre ușă, când fiecare pas este urmat de altul într-o direcție aleatorie. . Nu poți prezice unde îl va duce următorul pas, dar poți spune că în cele din urmă va ajunge la ușă. Este puțin înfricoșător că astfel de sisteme sunt în centrul civilizației noastre, așa cum o demonstrează fluctuațiile bursiere. Dar stelele – și clima pe care o produc – nu sunt stocastice.

Alfa Centauri fictiv pe care îl locuiesc trisolarienii reprezintă un sistem haotic, previzibil cu precizie pe termen scurt, dar imprevizibil de-a lungul a mii de ani. Dar ar fi mult mai simplu pentru ei să prezică asta decât să invadeze Pământul. Ca și în cazul multor ficțiuni științifico-fantastice, bucurați-vă de ea pentru ficțiune și nu pentru știință.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)