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2024-10-21 10:17:21

揭示混沌三体问题中的规律岛

导读 一项新研究挑战了三体问题的传统理解,揭示了三个大质量物体之间的引力相互作用可以产生令人惊讶的规律。当三个巨大物体在太空中相遇时,它...

一项新研究挑战了三体问题的传统理解,揭示了三个大质量物体之间的引力相互作用可以产生令人惊讶的规律。

当三个巨大物体在太空中相遇时,它们会通过引力相互影响,而这种影响通常难以预测。用一个词来概括就是:混乱。这是传统观点。然而,哥本哈根大学的一名研究人员发现,这些相遇往往不会出现混乱,而是呈现出规律的模式,这经常导致其中一个物体迅速被驱逐出系统。这一突破对于我们理解引力波和许多其他宇宙现象至关重要。

探索宇宙混沌与数学奥秘

目前,Netflix 上最受欢迎的节目是科幻剧集《三体》。该剧集改编自刘慈欣的中国小说系列,展现了多样化的人物阵容,跨越了不同的时代,并介绍了外星访客。其中心主题围绕着一个恒星系统展开,其中三个恒星相互吸引。

自从“引力之父”艾萨克·牛顿首次描述这种系统以来,科学家就对它产生了浓厚的兴趣,这种系统由三个物体相互影响引力。虽然两个物体在太空中相遇的相互作用是可以预测的,但第三个大物体的加入使得三重相遇不仅非常复杂,而且混乱不堪。

“三体问题是数学和理论物理学中最著名的无解问题之一。该理论认为,当三个物体相遇时,它们的相互作用会混乱地发展,没有规律,完全脱离起点。但我们的数百万次模拟表明,这种混乱中存在间隙 - “规律岛” - 这直接取决于这三个物体相遇时相对于彼此的位置,以及它们的速度和接近角度,”哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所的亚历山德罗·阿尔贝托·特拉尼解释说。

天体物理模型的新突破

特拉尼希望这一发现能为改进天体物理模型铺平道路,因为三体问题不仅仅是一个理论挑战。宇宙中三个物体相遇是一种常见现象,理解它至关重要。

“如果我们要理解由黑洞和其他运动中的大质量物体发射的引力波,黑洞相遇和合并时的相互作用至关重要。巨大的力量在起作用,尤其是当三个黑洞相遇时。因此,我们对此类相遇的理解可能是理解引力波、重力本身等现象以及宇宙的许多其他基本奥秘的关键,”研究人员说。