Matematicienii au găsit 12.000 de soluții noi la o problemă „de nerezolvat”

Problema celor trei corpuri este o enigmă notorie și complicată în fizică și matematică, fiind un exemplu de cât de complexă este lumea naturală. Două obiecte care orbitează unul în jurul celuilalt, cum ar fi o planetă singuratică în jurul unei stele, pot fi descrise cu doar o linie sau două de ecuații matematice. Totuși, dacă se adaugă un al treilea corp, matematica devine mult mai dificilă.

Deoarece fiecare obiect îi influențează pe ceilalți prin gravitația sa, calcularea unei orbite stabile în care toate cele trei obiecte se înțeleg este o performanță complexă.

• Imagini incredibile cu Mercur, surprinse de sonda BepiColombo
• Ce s-a întâmplat cu dinții oamenilor atunci când fluorul a fost scos din apă?

Acum, o echipă internațională de matematicieni susține că a găsit 12.000 de noi soluții la infama problemă – un plus substanțial față de sutele de scenarii cunoscute anterior. Lucrarea lor a fost publicată în baza de date arXiv.

Nu există un singur răspuns corect

În urmă cu mai bine de 300 de ani, Isaac Newton a elaborat legile sale fundamentale ale mișcării, iar matematicienii au lucrat la soluții la problema celor trei corpuri încă de atunci. Nu există un singur răspuns corect; în schimb, există mai multe orbite care pot funcționa în cadrul legilor fizicii pentru trei obiecte care orbitează.

„Problema celor trei corpuri” i-a lăsat perplecși pe astronomi încă de când Newton a formulat-o. Inteligența Artificială a rezolvat-o în mai puțin de o secundă, scrie Space.

O enigmă notorie și complicată în fizică și matematică

Spre deosebire de bucla simplă a planetei noastre în jurul Soarelui, orbitele pentru problema celor trei corpuri pot arăta răsucite și încurcate, ca niște covrigi și mâzgăleli. Cele 12.000 de orbite nou descoperite nu fac excepție – cele trei obiecte ipotetice pornesc de la un punct mort și, atunci când sunt eliberate, sunt trase în diverse spirale unul spre celălalt prin intermediul gravitației. Apoi se aruncă unul pe lângă celălalt, îndepărtându-se, până când atracția preia controlul și se întâlnesc din nou, repetând acest model la nesfârșit.

Orbitele „au o structură spațială și temporală foarte frumoasă”, a declarat pentru New Scientist autorul principal al studiului, Ivan Hristov, matematician la Universitatea Sofia din Bulgaria.

Hristov și colegii săi au găsit aceste orbite folosind un supercomputer și este convins că, cu o tehnologie și mai bună, ar putea găsi „de cinci ori mai multe”.

Sistemele cu trei corpuri sunt destul de frecvente în Univers; există o mulțime de sisteme stelare cu mai multe planete sau chiar mai multe stele care orbitează una în jurul celeilalte.

Sistemele cu trei corpuri sunt destul de frecvente în Univers

În teorie, aceste noi soluții s-ar putea dovedi extrem de valoroase pentru astronomii care încearcă să explice Cosmosul. Dar ele sunt utile doar dacă sunt stabile, adică dacă modelele orbitale se pot repeta în timp fără a se rupe, aruncând una dintre lumile componente în spațiu. Doar pentru că sunt teoretic stabile, nu înseamnă că vor rezista la multe alte forțe prezente într-un sistem stelar real.

„Relevanța lor fizică și astronomică va fi mai bine cunoscută după ce se va studia stabilitatea – este foarte importantă”, a declarat Hristov.

Juhan Frank, un astronom de la Louisiana State University care nu a fost implicat în această lucrare, este sceptic că aceste orbite se vor dovedi a fi stabile. Ele „probabil că nu vor fi niciodată realizate în natură”, a declarat el pentru New Scientist. „După o interacțiune orbitală complexă și totuși previzibilă, astfel de sisteme cu trei corpuri tind să se rupă într-un corp binar și un al treilea corp care scapă, de obicei cel mai puțin masiv dintre cele trei”.

Oricum ar fi, totuși, aceste soluții sunt o minune matematică. Potrivit lui Hristov, „stabile sau instabile – acestea sunt de mare interes teoretic”.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Test de cultură generală. Câte planete există în Univers?

Telescopul Webb a măsurat expansiunea Universului, iar veștile nu sunt bune!

O explozie cosmică „iute și furioasă”, ca nicio alta de până acum, observată într-un loc surprinzător din Univers

Telescopul Euclid dezvăluie primele imagini cu „Universul întunecat”