Исследователь из Копенгагенского университета провел тысячи моделирований задачи трех тел и обнаружил, что среди множества ее хаотических решений присутствуют «острова стабильности», в которых объекты ведут себя предсказуемо.
Задача трех тел
Недавно Алесандро Трани из Копенгагенского университета опубликовал работу, посвященную решению задачи трех тел. От остальных многочисленных публикаций на эту тему ее отличает подход автора, который позволил найти среди ее решений «острова стабильности».
Сама по себе задача трех тел известна широкой публике благодаря одноименному фантастическому роману Лю Цысиня и двум его экранизациям. В них же кратко и популярно излагается весь комплекс проблем, связанный с ней.
Если мы имеем два тела, взаимодействующих в космосе, то зная такие их параметры как массу, размер и вектор движения, мы можем достаточно легко предсказать их поведение на любом отрезке времени, используя только законы движения Ньютона и его же закон всемирного тяготения.
Но следует в систему внести третье тело, как все расчеты значительно усложняются и взаимодействие тел приходится подсчитывать отдельно для каждого момента времени, и их поведение становится непредсказуемым.
Новый метод
Нельзя сказать, что до Трани ученые не достигли успеха в решении задачи трех тел. Существует невероятное количество работ, в которых авторы применяли различные методы от традиционной математики до искусственного интеллекта, и таки нашли некоторые отдельные решения для нее или сделали общие выводы относительно того, как ее можно решить.
Но Трани действительно пошел другим путем. Он применил компьютерное моделирование и просто создал программу, которая раз за разом перебирает миллионы возможных комбинаций взаимодействия трех тел, пользуясь только законами Ньютона. К тому же в его моделировании два объекта вращаются друг относительно друга, а другой приближается к ним вплотную под разными углами.
При этом он имел определенное пространство решений, каждое из которых чем-то отличалось от других, большинство из них, как и полагается, оказались хаотичными. Но были и такие, в которых поведение тел было вполне предсказуемым.
К тому же, они оказались не разбросанными по всему множеству, а группировались в определенные области, острова стабильности. Сам автор утверждает, что все это имеет большое значение для науки, но одновременно бросает ей вызов.
Однако на самом деле то, что задача трех тел имеет стабильные решения — далеко не новость для ученых. Другое дело, что новая работа дает больше информации о том, в каких именно случаях такие решения существуют.
По материалам phys.org
