Действительно ли "проблема трех тел" неразрешима?

На модерации Отложенный

Проблема трех тел - это физическая головоломка, которая поражает ученых со времен Исаака Ньютона. Но что это такое, почему ее так трудно решить и действительно ли возможен сценарий из одноименного научно-фантастического сериала?

Проблема трех тел описывает систему, содержащую три тела, которые оказывают гравитационное влияние друг на друга. Просчитать движение такой системы практически невозможно.

В системе, состоящей всего из двух тел, таких как планета и звезда, вычислить, как они будут двигаться друг вокруг друга, довольно просто: большую часть времени эти два объекта будут вращаться примерно по кругу вокруг своего центра масс, и каждый раз они будут возвращаться к тому, с чего начали. Но добавьте третье тело, например, еще одну звезду, и все станет намного сложнее. Третье тело притягивает два вращающихся друг вокруг друга тела, отклоняя их от предсказуемых траекторий.

Движение трех тел зависит от их начального состояния — их положений, скоростей и масс. Если изменится хотя бы одна из этих переменных, результирующее движение может быть совершенно другим.

"Представьте, что вы идете по горному хребту, - говорит Шейн Росс, математик из Virginia Tech. - С одним небольшим изменением вы можете упасть либо вправо, либо влево. Это два очень близких начальных положения, и они могут привести к совершенно разным состояниям".

Но некоторые решения проблемы трех тел могут быть найдены. Например, при правильных начальных условиях три тела одинаковой массы могли бы преследовать друг друга в виде восьмерки.

Однако такие аккуратные решения являются исключением, когда речь заходит о реальных системах в космосе.

Определенные условия могут облегчить анализ проблемы трех тел. Рассмотрим Татуин, вымышленный родной мир Люка Скайуокера из "Звездных войн" — единственную планету, вращающуюся вокруг двух солнц. Эти две звезды и планета составляют систему из трех тел. Но если планета находится достаточно далеко и вращается вокруг обеих звезд вместе, проблему можно упростить.

"На примере Татуина вы находитесь достаточно далеко от центральной двойной системы, чтобы она влияла на вас просто как очень большая звезда", - поясняет Куорлз. В свою очередь и планета не оказывает большого воздействия на звезды, потому что она намного менее массивна, поэтому система становится похожей на более легко разрешимую проблему двух тел.

Но часто орбиты трех тел никогда по-настоящему не стабилизируются, и проблема трех тел не решается. Гравитационные силы могут привести к столкновению двух из трех тел или они могут навсегда выбросить одно из тел из системы.

С учетом изложенного, вопрос о том, может ли что-то выжить на планете, подобной той, что показана в фильме Netflix "Проблема трех тел", которая - спойлер - застряла на хаотической орбите вокруг трех звезд в системе Альфы Центавра, ближайшей соседке нашей Солнечной системы, можно считать риторическим.

"Я не думаю, что в подобной ситуации это стабильная среда для развития жизни", - заключает Росс. Это один из аспектов сериала, который точно относится к сфере научной фантастики.