новости космоса
3129 12
01 января 2022 20:42:39

«Пьяное решение» задачи хаотичного взаимодействия трех тел

Проблема трех тел является одной из древнейших проблем физики: она касается движения системы из трех тел – например, Солнца, Земли и Луны – и изменения их орбит под действием взаимной гравитации. Ученые искали решение этой задачи, начиная со времен Ньютона.

При гравитационном взаимодействии двух тел результирующей общей траекторией становится эллипс, форму которого можно предсказать математически – то есть, найти общее решение задачи. Но под действием третьего тела система становится хаотичной и непредсказуемой – и это смог показать французский математик Жюль Анри Пуанкаре в 1889 г., обнаруживший, что общее решение задачи трех тел не может быть найдено, поскольку такие гравитационные взаимодействия носят случайный характер. По сути, это открытие дало начало новому разделу науки, называемому теорией хаоса.

Однако численное решение задачи трех тел вполне возможно и успешно производится на современных компьютерах. Такие пошаговые расчеты положения тел системы из трех тел выявили два этапа «тройного» взаимодействия – на первом, «хаотичном» этапе все звезды сближаются, и в результате взаимодействий одна из звезд выбрасывается далеко в космос, в то время как две других звезды остаются двигаться одна относительно другой по эллиптической орбите. Если третья звезда оказывается выброшена недостаточно далеко, чтобы потерять связь с системой, то она возвращается – и первый этап вновь повторяется. Этот «тройной танец» заканчивается, когда, на втором этапе, одна из звезд теряет связь с системой и больше никогда не возвращается.

В новой работе Йонадав Барри Гинат (Yonadav Barry Ginat) из Израильского технологического института Технион с коллегами предложил использовать случайный характер взаимодействий, чтобы получить статистическое решение для всего двухстадийного процесса в целом. Вместо прогнозирования реального исхода ученые рассчитали вероятность любого возможного исхода первого этапа. В то время как хаос предполагает невозможность полного решения, его случайная природа позволяет рассчитать вероятности каждого из наиболее распространенных возможных исходов. Таким образом может быть смоделирована целая серия сближений тел на основе теории случайного движения, иногда известной как «прогулка пьяницы». В этой теории каждое последующее движение объекта случайно, так же как каждый шаг блуждающего по улице пьяницы не может быть осознан им из-за проблем с ориентацией в пространстве.

Гинат и его коллеги в своей новой работе рассчитали вероятность каждой возможной конфигурации тройной системы на втором этапе (например, вероятность того, что система примет определенное значение энергии), а затем соединили все индивидуальные этапы, используя теорию случайных прогулок, чтобы найти итоговую вероятность любого возможного состояния системы после тройного взаимодействия. Теперь проблему поэтапного гравитационного взаимодействия между телами в системе из трех объектов можно считать полностью статистически разрешенной, отмечают авторы.

Работа опубликована в журнале Physical Review X.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
Teddy92 · 01-01-2022

Пьяное решение актуально для НГ, но все же есть многие сотни отнюдь не стохастических решений. Так например есть периодические стабильные решения для задачи трех тел. Вот некоторые из них:

2
Leonid3190 · 02-01-2022

Teddy, частные решения со специально придуманными синхронными орбитами, с которых шаг вправо/влево приводит к крушению, это просто бумага, не имеющая отношения к реальности.
А уж если принять к учёту малые эффекты, вроде звёздных ветров или потерь на гравитационные волны, то и эти придуманные орбиты через N-лет распадутся :-))

3
ostman61 · 02-01-2022

Теперь проблему поэтапного гравитационного взаимодействия между телами в системе из трех объектов можно считать полностью статистически разрешенной, отмечают авторы.
_____________________________________________________________
Интересно будет посмотреть их решение взаимодействия трёх галактик.

4
Teddy92 · 02-01-2022

Для небесных тел - да отклонения [особенно на магнитное взаимодействие с плазмой :) ] рулят. Но вот для физики элементарных частиц, наоборот, собственные решения нелинейных уравнений являются зачастую единственными. В этом суть квантования с точки зрения решения уравнений Шредингера иkb Дирака. Вспомним про проблему, почему кварков три. Почему их многие свойства тоже по троице ходят ...

5
puzzler91 · 02-01-2022

А мне интересно, на какое расстояние должны сблизиться три звезды, чтобы потом осталась стабильная двойная система и какова вероятность такого события.

6
Astroban47 · 02-01-2022

///на какое расстояние должны сблизиться три звезды///
.
Вообще-то не только три звезды, даже "нормальные" две звезды не могут приблизится близко друг другу на несколько млрд.км, так как исключительно все нормальные звезды имеют свои планетные системы с контурами на несколько млрд.км. Только и за счет энергиями контуров этих планет существует сама звезда. Другое дело, когда рождается новая звезда в системе. В этом периоде новая звезда, может находится прямо под боком своего Отца рождающего. /ятд/

7
viktorchibis92 · 02-01-2022

Проблемы квантования и тройственности кварков в нуклонах совершенно разные.
Решение проблемы квантования находится в ипостаси резонансов.
А проблема тройственности кварков в нуклонах – имеет чисто топологическое решение. Кварки u (4Su+) и d (2Sd-) имеют примерно одинаковую длину 0,026 и 0,025 фм соответственно, и изогнуты дугой 120 градусов. Именно поэтому устойчивым может быть только агрегат из 3-х кварков (нуклоны). А агрегаты из 2-х кварков (мезоны) и из 4-х кварков (тетракварки) неустойчивые.
Надо сказать, что агрегаты из 3-х одинаковых кварков (uuu и ddd) тоже неустойчивые. Это объясняется тоже чисто топологически – небольшой разницей длин кварков u и d, что приводит к изменению торцевых зазоров между кварками. Три u-кварка длиннее посадочного места обруча кварков, длина которого определяется плотно прижатыми друг к другу 60-ю тау-нейтрино. А нуклоны из трёх d-кварков с зарядом -1 в ядерных реакциях регистрируются (при конфайнменте udd → ddd), но у них получаются увеличенные зазоры между кварками, в один из которых тут же проваливается мю-нейтрино, в результате чего происходит обратный конфайнмент ddd → udd. Масса нуклона при этом дважды уменьшается.
Проблема тройственности поколений частиц – вообще выдуманная. Стабильными резонансами являются только шесть длин симплов, образующих три вида нейтрино, электрон (позитрон), и два вида кварков u и d, из которых образуются стабильные составные частицы протон, и нейтрон (последний стабилен только в составе ядер). Все остальные «элементарные» частицы на самом деле составные, представляют собой квазирезонансы, и являются при этом топологически неустойчивыми.

8
Leonid3190 · 02-01-2022

viktorchibis, посмотрите комментарий №8 здесь: www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20211229185511

9
elena192 · 02-01-2022

Вообще-то известное:Сообразим на троих,имеет под собой причину:выпить.Какая сила влечёт их собраться вместе?Они хоть и хаотично,но движутся к месту встречи.

10
viktorchibis92 · 02-01-2022

Leonid, предлагаете сменить ориентацию?

11
Teddy92 · 02-01-2022

viktorchibis, дарю идею. Вам надо выпустить конструктор типа Лего "сотвори микромир по KST". Никаких уравнений, только комбинация магнитиков в виде колечек. Пусть дети с младых ногтей впитывают основы преонных теорий.

12
Bong105 · 03-01-2022

Они бы применили эти свои модели к определению общего момента вращения.
Если исходить из того, что эти три тела вся материя мироздания.
И тогда можно "по моделировать" условия, при которых как отдельно каждое тело
так и все три тела одновременно получают общий момент вращения и если да,
то вот еще один фетиш на уровне т.н.ЧД и темной материи-энергии
- общий момент вращения у всего мироздания.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!