北京時(shí)間12月19日消息，近350年前，牛頓發(fā)現(xiàn)了描述物體運(yùn)動(dòng)的三大定律，其中第三定律是“作用力與反作用力大小相等，方向相反”。
牛頓運(yùn)動(dòng)定律為我們理解太陽(yáng)系的運(yùn)行，以及物體與作用于物體的力之間的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。牛頓運(yùn)動(dòng)定律的重要意義自不必說(shuō)，但也制造了一個(gè)近350年來(lái)一直困擾科學(xué)家的難題：三體問(wèn)題。
在利用運(yùn)動(dòng)定律描述地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的問(wèn)題后，牛頓斷定，它們也能幫助人們理解考慮第三個(gè)天體——例如月球——加入后地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的問(wèn)題。但實(shí)際上，解三體方程的難度要大得多。
▲利用普通的數(shù)學(xué)知識(shí)計(jì)算三體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不可能的
當(dāng)2（或3個(gè)）不同大小和距離的天體圍繞一個(gè)中心點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律計(jì)算它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可謂輕而易舉。但是，如果3個(gè)天體尺寸以及與中心點(diǎn)的距離接近時(shí)，它們之間的相互作用力會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)會(huì)陷入混亂，利用普通的數(shù)學(xué)知識(shí)計(jì)算各天體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不可能的。
由以色列希伯來(lái)大學(xué)拉卡物理學(xué)院天體物理學(xué)家尼古拉斯·斯通（Nicholas Stone）領(lǐng)銜的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，在解決這一難題方面邁出了一大步。他們的研究論文發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。
領(lǐng)銜破解三體系統(tǒng)難題的以色列希伯來(lái)大學(xué)拉卡物理學(xué)院天體物理學(xué)家尼古拉斯·斯通
斯通和智利康塞普希翁大學(xué)（La Universidad de Concepción）充分利用了過(guò)去2個(gè)世紀(jì)的相關(guān)研究成果，特別是“不穩(wěn)定的三體系統(tǒng)最終會(huì)淘汰一個(gè)物體，形成穩(wěn)定的二元系統(tǒng)”。這種二元關(guān)系是他們研究的重點(diǎn)。
研究團(tuán)隊(duì)沒(méi)有將系統(tǒng)的混亂狀態(tài)看作是障礙，他們利用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算預(yù)測(cè)行星的運(yùn)動(dòng)。斯通說(shuō)，“當(dāng)我們將我們的預(yù)測(cè)與它們實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行比較時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)我們的預(yù)測(cè)精度相當(dāng)高?！?/p>
盡管研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)他們的研究成果并非是三體問(wèn)題精確的解決方案，他們的成果還是非常有用的，使得物理學(xué)家能對(duì)復(fù)雜的物理過(guò)程進(jìn)行可視化處理。
斯通解釋說(shuō)，“以三個(gè)黑洞圍繞另外一個(gè)黑洞運(yùn)行為例，它們的軌道將是不穩(wěn)定的——即使是在一個(gè)黑洞‘被踢出去時(shí)’也是如此，我們對(duì)留下的兩個(gè)黑洞之間的關(guān)系仍然非常感興趣”。對(duì)于我們理解不穩(wěn)定三體系統(tǒng)中幸存者在新形成的穩(wěn)定系統(tǒng)中的行為，預(yù)測(cè)新軌道的能力至關(guān)重要。
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