Netflix’in ‘3 Beden Problemi’ndeki gezegen yörüngesi rastgele ve kaotik ama var olabilir mi?

Üç cisim problemiyle ilk kez 60 yıl önce “Placet Çılgın Bir Yer“Amerikalı bilimkurgu yazarı tarafından Frederic Brown.

Brown’ın hikayesinde Placet, biri sıradan maddeden, diğeri anti-maddeden oluşan iki yıldızın etrafında sekiz şeklinde bir yörüngede bulunan bir gezegendir. İki yıldızın yakınlığı, zaman ve uzayın harika bir şekilde bozulmasına neden olur, böylece Placet kendi kendisini tutabilir. Ancak ilginç bir şekilde yörüngenin istikrarlı ve öngörülebilir olduğu varsayılıyor.

Çinli bilim kurgu yazarı Liu Cixin’in destansı üçlemesi “Dünyanın Geçmişini Hatırlamak”, üç gök cismi birbirinin etrafında yörüngede olduğunda neler olabileceğini hayal etmeye geri dönüyor. İlk bölüm olan “Üç Cisim Problemi” Netflix tarafından diziye uyarlandı.

Pekin’de geçen “3 Beden Problemi”nin açılış sahneleri Kültürel devrim, özellikle güçlüdür. Dizideki karakterler kusurlu; bilim insanları son derece zeki ama hırsları, başarısızlıkları ve korkuları çok açık.

Rastgele hareket

“3 Beden Problemi”nin konusu, Trisolaryalılar olarak bilinen ve Alpha Centauri olarak bilinen yakındaki bir yıldız sisteminin yörüngesinde dönen bir gezegende yaşayan uzaylı bir ırkı konu alıyor. Bu, sürekli değişen yörüngeleri takip eden ve gezegenin birkaç dakika içinde şiddetli soğuktan yakıcı sıcağa geçmesine neden olan üç yıldızdan oluşur.

Yıldızların hareketi tahmin edilemez, bu nedenle Trisolaryalılar, çevrelerinin gezegen çapında yok olmasına yol açan sözde kaotik dönemlerin gelişini tahmin edemezler.

İlginçtir ki, Alpha Centauri aslında üçlü yıldız sistemiYaklaşık 80 yıllık bir süre boyunca birbirine yakın yörüngede dönen iki yıldız ve çok daha uzaktaki üçüncü bir yıldızdan oluşur. Bu, “3 Cisim Problemi”nde temsil edilen sistemden çok farklıdır.

Peki yıldızların yörüngelerinde birbirlerine çok yakın oldukları ve hareketlerinin rastgele olduğu bir sistem hayal edebilir miyiz?

Olası yörüngeler

Cevap teorik fiziğin kalbinde yatıyor. Isaac Newton iki cisim problemini ünlü bir şekilde çözdü 1660’lardaki Dünya-ay sistemi sayesinde ayın yörüngesini olağanüstü bir hassasiyetle tahmin edebiliyoruz.

Bunun bu kadar işe yaraması biraz şaşırtıcı çünkü güneşi görmezden geliyoruz ve bu da onu üç cisim problemine dönüştürüyor. Bunu halletmenin püf noktası (pek çok çözümden biri), Dünya-Ay için işe yarayan bir çözüm bulmamız ve ardından küçük olduğu ortaya çıkan güneşin etkisini de eklememizdir.

Newton’dan bu yana çok şey öğrendik. Üç cisim probleminin genel bir çözümü yok: Genel olarak üç cismin nasıl hareket edeceğine dair bir formül yazamayız. bulduk bir dizi özel durum; kurgusal Placet’in sekiz şeklindeki yörüngesi bile mümkündür.

Ayrıca James Webb teleskopu, üç cisim problemine başka bir çözüm sağlamak üzere ustaca yerleştirildi. Ay’ın Dünya’daki yörüngesinin ötesinde, Güneş’in etrafında döner, böylece korunabilir Radyasyondan mümkün olduğunca.

Bir bilgisayarın üç cisim problemine çözüm bulması karmaşık ama basittir. Kozmologlar, evrenin neredeyse tamamen tekdüze bir başlangıçtan şimdiki aşamasına kadar nasıl evrimleştiğine dair giderek daha karmaşık modeller oluşturmak için hesaplamalı analiz kullanıyorlar. Bu modeller genellikle 10 milyardan fazla gövdeyle çalışır.

Kaotik sistemler

Peki neden üç beden gibi sıradan bir şeyle ilgilenelim ki? Çünkü eğer hepsi büyük ve oldukça yakın olan üç nesneden oluşan bir sistemimiz varsa, onların hareketleri kaotiktir. Bu, kısa bir süre içinde onlara ne olduğunu hemen hemen tam olarak öğrenebilmemize rağmen, uzun bir süre içinde bunun tahmin edilemez hale gelmesi anlamına gelir. Ancak bu bağlamda uzun ve kısanın ne anlama geldiğini size söylemediğimi unutmayın.

Hava durumuna, başka bir kaotik sisteme ve özellikle kasırgalara baktığımızda bunu hissedebiliriz. Bir kasırganın nereye düşeceğini 12 saat önceden doğru bir şekilde tahmin edebiliriz; iki gün önceden kabaca bir tahminde bulunabiliriz, ancak bir hafta önceden imkansızdır.

Yörüngedeki üç cisim hareket ederken, gökyüzünde olağanüstü karmaşık bir şekilde dans ediyorlar. Her bir cesedin 1000 yıl sonra nerede bulunabileceğini tahmin etmemizin hiçbir yolu yok. Ortalıkta olmayabilirler bile: Çok aşklı bir üçlüde yıldızlardan birinin tamamen dışarı fırlayabileceği örnekler var. çift ​​yıldız sistemini geride bırakmak.

Tahmin edilemeyen sistemler

“3 Cisim Problemi”ndeki zorluk, yörüngelerin hiçbir uyarı vermeden iklimin değişmesine neden olmasıdır. Bu, sözde farklı bir durumun özelliğidir. stokastik problem.

Klasik bir örnek, her adımı rastgele bir yönde takip eden bir sarhoşun kapıya doğru ilerlemeye çalışmasıdır. Bir sonraki adımın onu nereye götüreceğini tahmin edemezsiniz ama sonunda kapıya ulaşacağını söyleyebilirsiniz. Bu tür sistemlerin medeniyetimizin kalbinde yer alması biraz korkutucu, borsadaki dönüşlerin gösterdiği gibi. Ancak yıldızlar ve ürettikleri iklim stokastik değildir.

Trisolaryalıların yaşadığı kurgusal Alpha Centauri, kısa vadede kesin olarak tahmin edilebilen ancak binlerce yıl boyunca tahmin edilemeyen kaotik bir sistemi temsil ediyor. Ancak bunu tahmin etmek onlar için Dünya’yı istila etmekten çok daha kolay olurdu. Pek çok bilim kurguda olduğu gibi, bilim için değil kurgu için keyif alın.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.