Un problème de physique qui tourmente la science depuis des jours Isaac Newton On se rapproche d’une solution, disent deux chercheurs israéliens. Le duo a utilisé la « démarche de l’ivrogne » pour calculer le résultat d’une danse cosmique entre trois corps énormes, le soi-disant problème des trois corps.
Pour les physiciens, prédire le mouvement de deux gros objets, comme une paire d’étoiles, est un jeu d’enfant. Mais lorsqu’un troisième objet entre en scène, le problème devient insoluble. En effet, lorsque deux objets massifs se rapprochent, leur gravité affecte les chemins qu’ils empruntent d’une manière qui peut être décrite par Athlète Équation. Mais ajouter un troisième objet n’est pas si simple : du coup, les interactions entre les trois objets deviennent chaotiques. Au lieu de suivre un chemin prévisible défini par une équation mathématique, le comportement des trois objets devient sensible à ce que les scientifiques appellent les « conditions initiales », c’est-à-dire quelles que soient la vitesse et la position dans lesquelles ils se trouvaient auparavant. Toute légère différence dans ces conditions initiales modifie radicalement leur comportement futur, et parce qu’il y a toujours une certaine incertitude dans ce que nous savons de ces conditions, il est impossible d’expliquer leur comportement loin dans le futur. Dans un scénario, deux objets peuvent orbiter étroitement tandis que le troisième est propulsé sur une orbite large ; Dans un autre objet, le troisième objet peut être éjecté des deux autres, ne jamais revenir, etc.
Dans un article publié dans le magazine X. examen physiqueLes scientifiques ont utilisé à leur avantage l’imprévisibilité frustrante du problème des trois corps.
« [The three-body problem] Cela dépend très sensiblement des conditions initiales, cela signifie donc essentiellement que le résultat est essentiellement aléatoire », a déclaré Yonadav Bari Ginat, doctorant à l’Institut de technologie du Technion qui a co-écrit l’article avec Hagai Peretz, physicien au même moment. Cela signifie que nous ne pouvons pas calculer la probabilité de chaque résultat. «
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Pour ce faire, ils se sont appuyés sur la théorie de la marche aléatoire – également connue sous le nom de « marche de l’ivrogne ». L’idée est que l’ivrogne va dans des directions aléatoires, avec la même chance de faire un pas à droite que de faire un pas à gauche. Si vous connaissez ces chances, vous pouvez calculer la probabilité que l’ivrogne se retrouve n’importe où plus tard.
Ainsi, dans la nouvelle étude, Gene et Peretz ont examiné les systèmes à trois corps, où le troisième corps s’approche d’une paire de corps en orbite. Dans leur solution, chacun des « pas » de l’ivrogne correspond à la vitesse du troisième corps par rapport aux deux autres.
« On peut calculer les probabilités pour chacune de ces vitesses possibles du troisième corps, et ensuite vous pouvez configurer toutes ces étapes et toutes ces possibilités pour trouver la probabilité finale de ce qui arrivera au système de trois corps dans une longue période de temps à partir de maintenant », ce qui veut dire si le troisième corps doit être jeté pour toujours, ou s’il reviendra, par exemple, a dit Genet.
Mais la solution des scientifiques va plus loin. Dans la plupart des simulations du problème à trois corps, les trois objets sont traités comme des particules dites parfaites, sans propriétés internes en jeu. Mais les étoiles et les planètes interagissent de manière plus complexe : il suffit de penser à un moyen la luneLa gravité tire sur La terre production marémotrice. Les forces de marée volent de l’énergie à l’interaction entre les deux corps, ce qui modifie la façon dont chaque corps se déplace.
Étant donné que cette solution calcule la probabilité de chaque « étape » dans la réaction à trois corps, elle peut calculer ces forces supplémentaires pour calculer plus précisément le résultat.
C’est un énorme pas en avant pour le problème des trois corps, mais Jenat dit que ce n’est certainement pas la fin. Les chercheurs espèrent maintenant découvrir ce qui se passe lorsque les trois objets sont dans des configurations spéciales – par exemple, tous les trois sont sur un plan plat. Un autre défi est de voir s’ils peuvent généraliser ces idées à quatre corps.
« Il y a encore pas mal de questions ouvertes », a déclaré Ginat.
Publié à l’origine sur Live Science.
