站長(zhǎng)資訊網(wǎng)劉慈欣科幻小說(shuō)《三體》讓許多人知道了“三體運(yùn)動(dòng)”這個(gè)世紀(jì)難題。300多年前，艾薩克·牛頓爵士提出了著名的“三體問(wèn)題”，迄今，這一直是科學(xué)界懸而未決的難題之一。一個(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)在最新一期《自然》雜志撰文稱，他們朝解決這一難題邁出了關(guān)鍵一步：不穩(wěn)定的三體系統(tǒng)最終會(huì)踢出一個(gè)，剩下兩個(gè)會(huì)形成穩(wěn)定二元關(guān)系，可利用傳統(tǒng)方法預(yù)測(cè)其運(yùn)動(dòng)。
300多年前，牛頓提出了著名的運(yùn)動(dòng)定律，為我們理解太陽(yáng)系，乃至一切物體質(zhì)量與施加于其上的力之間的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。在用這些定律描述行星繞太陽(yáng)如何運(yùn)動(dòng)后，牛頓開(kāi)始思索：如果有第三個(gè)天體(如月球)闖入其間會(huì)發(fā)生什么呢?實(shí)際上，三體方程極難求解。
當(dāng)兩個(gè)(或三個(gè)大小和距離差別很大的物體)繞一個(gè)中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，用牛頓運(yùn)動(dòng)定律很容易計(jì)算出它們的運(yùn)動(dòng)軌道。但如果這三個(gè)物體的大小和與中心點(diǎn)的距離均相當(dāng)，則“權(quán)力的爭(zhēng)奪戰(zhàn)”開(kāi)始，整個(gè)系統(tǒng)陷入混沌。一旦混沌發(fā)生，就不可能用常規(guī)數(shù)學(xué)方法研究物體的運(yùn)動(dòng)，困擾科學(xué)家數(shù)百年的“三體問(wèn)題”由此浮出水面。
現(xiàn)在，以色列希伯來(lái)大學(xué)天體物理學(xué)家尼古拉斯·斯通博士領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)稱，他們?cè)诮鉀Q這一難題方面邁出了一大步。
斯通團(tuán)隊(duì)的研究基于過(guò)去幾百年的天文發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)指出，不穩(wěn)定的三體系統(tǒng)最終會(huì)摒棄其一，剩余兩者會(huì)形成穩(wěn)定的二元關(guān)系，這一穩(wěn)定關(guān)系正是他們此次的研究重點(diǎn)。
斯通團(tuán)隊(duì)沒(méi)有將系統(tǒng)的混沌行為視為障礙，相反，他們使用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法預(yù)測(cè)行星的運(yùn)動(dòng)。斯通說(shuō)：“我們將預(yù)測(cè)結(jié)果與計(jì)算機(jī)生成的實(shí)際運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)值非常準(zhǔn)確。”
斯通強(qiáng)調(diào)，這一發(fā)現(xiàn)并非三體問(wèn)題的嚴(yán)格解，但統(tǒng)計(jì)解依然非常有用。他解釋說(shuō)：“以三個(gè)彼此繞行的黑洞為例，三個(gè)黑洞在一起，其軌道必然變得不穩(wěn)定。但即便其中一個(gè)黑洞被踢出去，我們?nèi)詫?duì)剩下兩個(gè)黑洞間的關(guān)系非常感興趣。”
研究人員稱，這種預(yù)測(cè)新軌道的能力對(duì)我們理解這些天體，以及任何三體問(wèn)題中“幸存者”在新穩(wěn)定狀態(tài)下的行為至關(guān)重要。
