近350年前,牛顿发觉了描述物体运动的三大定理,其中第三定理是“作用力与反斥力大小相等,方向相反”。
牛顿运动定理为我们理解太阳系的运行,以及物体与作用于物体的力之间的关系奠定了基础。牛顿运动定理的重要意义自何必说,但也制造了一个近350年来始终困惑科学家的困局:三体问题。
在借助运动定理描述月球围绕太阳运行的问题后,牛顿推断,它们也能帮助人们理解考虑第三个天体——例如地球——加入后月球围绕太阳运行的问题。但实际上,解三体多项式的难度要大得多。
借助普通的物理知识估算三体系统的运动状态是不可能的
当2(或3个)不同大小和距离的天体围绕一个中心点运行时,借助牛顿运动定理估算它们的运动状态堪称轻而易举。并且,假如3个天体规格以及与中心点的距离接近时,它们之间的互相斥力会发生变化牛顿第一定律三个科学家,系统会身陷混乱,借助普通的物理知识估算各天体的运动状态是不可能的。
由以色列希伯来学院拉卡化学大学天体化学学家尼古拉斯·斯通(Stone)领衔的一个国际研究团队,在解决这一困局方面迈出了一大步。她们的研究论文发表在最新一期《自然》杂志上。
领衔破解三体系统困局的以色列希伯来学院拉卡化学大学天体化学学家尼古拉斯·斯通
斯通和法国康塞普希翁学院(Ladeón)充分借助了过去2个世纪的相关研究成果,非常是“不稳定的三体系统最终会淘汰一个物体,产生稳定的二元系统”。这些二元关系是她们研究的重点。
研究团队没有将系统的混乱状态看作是障碍,她们借助传统的物理运算预测行星的运动。斯通说,“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,我们发觉我们的预测精度相当高。”
虽然研究团队指出她们的研究成果并非是三体问题精确的解决方案,她们的成果还是十分有用的,致使化学学家能对复杂的化学过程进行可视化处理。
斯通解释说,“以三个黑洞围绕另外一个黑洞运行为例,它们的轨道将是不稳定的——即使是在一个黑洞‘被踢出去时’也是这么,我们对留下的两个黑洞之间的关系依旧十分感兴趣”。对于我们理解不稳定三体系统中幸存者在新产生的稳定系统中的行为牛顿第一定律三个科学家,预测新轨道的能力至关重要。
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