科技日报北京12月19日电 (记者刘霞)刘慈欣科幻小说《三体》让许多人知道了“三体运动”这个世纪难题。300多年前,艾萨克·牛顿爵士提出了著名的“三体问题”,迄今,这一直是科学界悬而未决的难题之一。一个国际科研团队在最新一期《自然》杂志撰文称,他们朝解决这一难题迈出了关键一步不稳定的三体系统最终会踢出一个,剩下两个会形成稳定二元关系,可利用传统方法预测其运动。
300多年前,牛顿提出了著名的运动定律,为我们理解太阳系,乃至一切物体质量与施加于其上的力之间的关系奠定了基础。在用这些定律描述行星绕太阳如何运动后,牛顿开始思索如果有第三个天体(如月球)闯入其间会发生什么呢?实际上,三体方程极难求解。
当两个(或三个大小和距离差别很大的物体)绕一个中心点旋转时,用牛顿运动定律很容易计算出它们的运动轨道。但如果这三个物体的大小和与中心点的距离均相当,则“权力的争夺战”开始,整个系统陷入混沌。一旦混沌发生,就不可能用常规数学方法研究物体的运动,困扰科学家数百年的“三体问题”由此浮出水面。
现在,以色列希伯来大学天体物理学家尼古拉斯·斯通博士领导的国际团队称,他们在解决这一难题方面迈出了一大步。
斯通团队的研究基于过去几百年的天文发现。这些发现指出,不稳定的三体系统最终会摒弃其一,剩余两者会形成稳定的二元关系,这一稳定关系正是他们此次的研究重点。
斯通团队没有将系统的混沌行为视为障碍,相反,他们使用传统数学方法预测行星的运动。斯通说“我们将预测结果与计算机生成的实际运动模型进行比较,发现预测值非常准确。”
斯通强调,这一发现并非三体问题的严格解,但统计解依然非常有用。他解释说“以三个彼此绕行的黑洞为例,三个黑洞在一起,其轨道必然变得不稳定。但即便其中一个黑洞被踢出去,我们仍对剩下两个黑洞间的关系非常感兴趣。”
研究人员称,这种预测新轨道的能力对我们理解这些天体,以及任何三体问题中“幸存者”在新稳定状态下的行为至关重要。