我們剛剛為臭名昭著的三體問題提供了12,000個新解決方案

1687年，艾薩克·牛頓制定了他的運動定律和宇宙引力，使遙遠的恒星、衛(wèi)星和行星的運動成為焦點。

隨著羽毛筆的敲擊，牛頓的開創(chuàng)性工作也引發(fā)了長達幾個世紀的數(shù)學解決方案的探索，以控制混亂的三重系統(tǒng)，如太陽、月亮和地球，研究人員至今仍在撓頭。

保加利亞索非亞大學的伊萬·赫里斯托夫（Ivan Hristov）及其同事是一長串天文學家和數(shù)學家的最新研究者，自牛頓時代以來，他們一直在試圖尋找解決方案來解釋三個天體如何保持穩(wěn)定的舞蹈，在相互的引力下相互拋擲而不會碰撞或進入太空。

窘境被稱為三體問題，它延伸到任何三個引力纏繞的物體。一種解決方案將允許天文學家根據(jù)這些物體的初始位置和速度繪制預測的運動。

這聽起來很簡單，但是將第三個物體扔進雙體系統(tǒng)使得預測這些運動變得更加困難。超級計算機和神經(jīng)網(wǎng)絡肯定有幫助。

現(xiàn)在，Hristov及其同事已經(jīng)報告了在牛頓定律范圍內(nèi)工作的三體系統(tǒng)的高達12,409種軌道模式，并且具有三個相等的質量。這是一個令人眼花繚亂的解決方案，尚未經(jīng)過同行評審，但仍然應該引起一些健康的討論。

對于三體問題，從來沒有找到過一個總體的、普遍的解決辦法;大多數(shù)系統(tǒng)都會產(chǎn)生難以預測的混沌運動。

但是，就像這項最新研究一樣，當系統(tǒng)在某些條件下運行時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多針對特殊情況的解決方案。然而，有些比其他的更與實用天文學相關。

這批最新一批解決方案適用于三個物體在“落入”彼此重力的魔掌之前首先是靜止的系統(tǒng)。因此，盡管這些解決方案可能會滿足好奇的數(shù)學家，但它們可能很少有實際應用。

“大多數(shù)（如果不是全部）都需要如此精確的初始條件，以至于它們可能永遠不會在自然界中實現(xiàn)，”路易斯安那州立大學物理學家Juhan Frank告訴記者馬修·斯帕克斯新科學家。

盡管如此，Hristov及其同事還是使用超級計算機在早期工作的基礎上進行了構建，2019年出版，特別是發(fā)現(xiàn)了300多個自由落體三體問題的周期軌道新族。

根據(jù)赫里斯托夫及其同事的說法，“這項工作還有很多不足之處”，因此他們試圖解決數(shù)學分歧，即自由落體系統(tǒng)中的物體不會落入封閉的循環(huán)軌道，而是在開放式軌道上擺動。然而，Hristov及其同事的工作有所不同，因為它考慮了三個質量相等而不是隨機的物體。

自由落體軌道“可能被證明具有天文學意義，”Hristov及其同事寫.盡管這取決于當考慮到遙遠天體或太陽風的影響時，新解決方案的穩(wěn)定性。

三體系統(tǒng)具有崩潰傾向弗蘭克說，兩個物體在一個二進制系統(tǒng)中聯(lián)合起來，并彈出第三個質量。

目前，至少赫里斯托夫只是陶醉在預測軌道的美麗中。“穩(wěn)定或不穩(wěn)定 - 它們具有很大的理論意義，”他告訴火花。“它們具有非常美麗的空間和時間結構。

該研究已經(jīng)發(fā)布到 arXiv（阿西夫）前面同行審查.

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