自從艾薩克·牛頓爵士概述運(yùn)動(dòng)定律以來，已經(jīng)過去了近350年，他宣稱“對(duì)于每一個(gè)動(dòng)作，都有一個(gè)平等而相反的反應(yīng)”。這些定律為了解我們的太陽系奠定了基礎(chǔ)，并且更廣泛地為了解質(zhì)量體與作用在其上的力之間的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。但是，牛頓的開創(chuàng)性工作也創(chuàng)造了一個(gè)使多個(gè)世紀(jì)的科學(xué)家感到困惑的泡菜：三體問題。

在用運(yùn)動(dòng)定律描述行星如何繞太陽運(yùn)行時(shí)，牛頓認(rèn)為這些定律將幫助我們計(jì)算如果將第三種天體(例如月球)添加到混合中會(huì)發(fā)生什么。但是，實(shí)際上，三體方程式變得更加難以求解。

當(dāng)兩個(gè)(或三個(gè)不同大小和距離的物體)繞一個(gè)中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，很容易使用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來計(jì)算它們的運(yùn)動(dòng)。但是，如果所有三個(gè)物體的大小和距中心點(diǎn)的距離均相若，則將發(fā)生權(quán)力斗爭，整個(gè)系統(tǒng)陷入混亂。當(dāng)發(fā)生混亂時(shí)，就不可能使用常規(guī)數(shù)學(xué)來跟蹤身體的運(yùn)動(dòng)。輸入三體問題。

現(xiàn)在，由耶路撒冷希伯來大學(xué)拉卡物理研究所的天體物理學(xué)家尼古拉斯·斯通(Nicholas Stone)博士領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)在解決這一難題方面邁出了一大步。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在最新版的《自然》上。

智利LaConverspción大學(xué)的Stone和Nathan Leigh教授依賴于過去兩個(gè)世紀(jì)的發(fā)現(xiàn)，即不穩(wěn)定的三體系統(tǒng)最終將驅(qū)除三者之一，并在其余兩個(gè)體之間形成穩(wěn)定的二元關(guān)系。這種關(guān)系是他們研究的重點(diǎn)。

研究人員沒有接受系統(tǒng)的混沌行為作為障礙，而是使用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法來預(yù)測(cè)行星的運(yùn)動(dòng)。“當(dāng)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)行比較時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了很高的準(zhǔn)確性，” Stone分享到。

盡管研究人員強(qiáng)調(diào)他們的發(fā)現(xiàn)并不能代表三體問題的精確解決方案，但統(tǒng)計(jì)解決方案仍然非常有用，因?yàn)樗鼈兛梢允刮锢韺W(xué)家可視化復(fù)雜的過程。

斯通解釋說：“采取三個(gè)彼此繞行的黑洞。它們的軌道必然會(huì)變得不穩(wěn)定，即使其中之一被踢出去，我們?nèi)匀粚?duì)幸存的黑洞之間的關(guān)系非常感興趣。”這種預(yù)測(cè)新軌道的能力對(duì)于我們理解這些軌道以及任何三體問題幸存者在新的穩(wěn)定狀態(tài)下的行為至關(guān)重要。