Tinutugunan ng Bagong Teorya ang Siglo ng Lumang Siglo ng Physics

Ang Hebrew University Mananaliksik Kumuha ng isang Bagong Diskarte sa Tatlong-Katawan na Suliranin, Hinahulaan ang Mga Istatistika ng Kinalabasan.

Ang “problemang tatlong katawan”, na imbento upang mahulaan ang galaw ng tatlong mga gravitational na katawan sa kalawakan, ay mahalaga upang maunawaan ang isang malaking klase ng mga problemang mekanikal pati na rin ang iba’t ibang mga proseso ng astropisiko at sinakop ang ilan sa mga pinakamahusay na pisiko sa buong mundo. ang mga astronomo at matematiko sa loob ng higit sa tatlong siglo. Ang kanilang mga pagtatangka ay humantong sa pagtuklas ng maraming mahahalagang sangay ng agham; gayunpaman, nanatiling isang misteryo ang kanyang solusyon.

Sa pagtatapos ng ika-17 siglo, naipaliwanag ni Sir Isaac Newton ang galaw ng mga planeta sa paligid ng araw gamit ang isang pandaigdigang batas ng akit. Sinubukan din niyang ipaliwanag ang paggalaw ng buwan. Dahil kapwa tinutukoy ng mundo at ng araw ang galaw ng buwan, naging interesado si Newton sa problema ng hulaan ang galaw ng tatlong katawan na gumagalaw sa kalawakan sa ilalim ng epekto ng kapwa gravity (tingnan ang larawan sa kanan), na sa paglaon ay isang problema. naging kilala bilang “tatlong problema sa katawan”.

Tatlong Problema sa Katawan

Kredito: Ang Hebrew University ng Jerusalem

Gayunpaman, hindi katulad ng problema sa dalawang katawan, si Newton ay hindi nakakuha ng isang pangkalahatang solusyon sa matematika para dito. Sa katunayan, lumabas na ang problema sa tatlong katawan ay madaling tukuyin, ngunit mahirap lutasin.

Ang bagong pananaliksik, na pinangunahan ni Propesor Barak Kol ng Hebrew University of Jerusalem’s Racah Institute of Physics, ay nagdaragdag ng isang hakbang sa paglalakbay na pang-agham na nagsimula sa Newton, na tinutugunan ang mga limitasyon ng hula ng siyensya at ang papel nito sa gulo.

Ang gawaing panteorya ay nagtatanghal ng bago at tiyak na pagbawas ng problema na ginawang posible sa pamamagitan ng muling pagsuri sa mga pangunahing konsepto na pinagbabatayan ng mga nakaraang teorya. Pinapayagan nito ang isang tumpak na pagtatantya ng posibilidad ng bawat isa sa tatlong mga bagay na tumatakas mula sa system.

Matapos ang dalawang siglo ng mabungang pagsasaliksik, kasama sina Newton at Euler, Lagrange, at Jacobi, noong huling bahagi ng ika-19 na siglo, natuklasan ng dalub-agbilang na Poincare na ang problema ay hypersensitive sa mga paunang posisyon at bilis ng mga katawan. Ang pagiging sensitibo na ito, na kalaunan ay tinukoy bilang kaguluhan, ay may malalawak na implikasyon – ipinapakita nito na walang deterministic na solusyon sa problema sa tatlong katawan sa saradong form.

Noong ika-20 siglo, ang pagpapaunlad ng mga computer ay ginawang posible upang suriin muli ang problema sa tulong ng mga simulasyong computer ng paggalaw ng katawan. Ipinakita ng mga simulasyon na, sa ilalim ng ilang pangkalahatang mga pagpapalagay, ang isang sistema ng tatlong katawan ay nakaranas ng mga salungat na panahon ng magulo o random na paggalaw na may mga tagal ng regular na paggalaw, na kalaunan ay pumapasok sa isang dobleng katawan at isang ikatlong katawan na umiikot sa mga karaniwang sentro ng masa. tumatakbo o tumatakbo palayo sa kanila.

Ang magulong kalikasan ay nagpapahiwatig na hindi lamang isang saradong-form na solusyon imposible, ngunit ang mga simulation ng computer ay hindi maaaring magbigay ng tiyak at maaasahang pangmatagalang mga hula alinman. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng malalaking mga hanay ng simulation ay humantong sa ideya noong 1976 ng pagtingin para sa isang istatistika na pagtatantya ng system at partikular na hinuhulaan ang posibilidad na makatakas ng bawat isa sa tatlong mga bagay. Sa puntong ito, ang paghahanap ng isang mapagpasyang solusyon, na kung saan ay ang pangunahing layunin, ay nahanap na mali at tinanggap na ang tamang layunin ay upang makahanap ng isang solusyon sa istatistika.

Ang pagtukoy ng solusyon sa istatistika ay napatunayan na hindi isang madaling gawain dahil sa tatlong katangian ng problemang ito: nagpapakita ang system ng magulong paggalaw na nagbabago sa regular na paggalaw; ito ay walang limitasyong at madaling kapitan ng fragmentation. Isang taon na ang nakalilipas, si Racah’s Dr. Si Nicholas Stone at ang kanyang mga kasamahan ay gumamit ng isang bagong pamamaraan ng pagkalkula at sa kauna-unahang pagkakataon ay nakakuha ng saradong pagpapahayag ng matematika para sa solusyon sa pang-istatistika. Gayunpaman, ang pamamaraang ito, tulad ng lahat ng mga nakaraang diskarte sa istatistika, ay batay sa ilang mga palagay. May inspirasyon ng mga resulta, sinimulang suriin muli ni Kol ang mga pagpapalagay na ito.

Ang walang hangganang walang hangganang saklaw ng puwersa ng grabidad ay nagpapakita na ang mga walang katapusang posibilidad ay lumitaw sa pamamagitan ng tinaguriang walang katapusang dami ng phase-space. Upang maiwasan ang patolohiya na ito at para sa iba pang mga kadahilanan, ang lahat ng nakaraang mga pagtatangka ay nagpalagay ng isang medyo di-makatwirang “malakas na zone ng pakikipag-ugnay” at isinasaalang-alang lamang ang mga pagsasaayos sa loob nito kapag kinakalkula ang mga posibilidad.

Ang bagong pag-aaral na inilathala kamakailan sa journal ng pang-agham Celestial Mechanics at Dynamic Astronomynakatuon sa papalabas na daloy ng dami ng phase sa halip na ang dami ng bahagi mismo. Dahil ang pagkilos ng bagay ay may wakas kahit na ang dami ay walang hanggan, ang diskarte na batay sa pagkilos ng bagay na ito ay tinanggal ang artipisyal na problema ng walang-hanggang mga posibilidad nang hindi ipinakilala ang artipisyal na malakas na zone ng pakikipag-ugnayan.

Hinulaan ng teorya na batay sa fluks ang mga posibilidad na makatakas ng bawat bagay sa ilalim ng isang tiyak na palagay. Ang mga hula ay naiiba mula sa lahat ng nakaraang mga balangkas at Prof. Binigyang diin ni Kol na “ang mga pagsubok na isinagawa kasama ang milyun-milyong mga simulasi sa computer ay nagpapakita ng isang malakas na kompromiso sa pagitan ng teorya at simulasi.” Ang mga simulation ay natupad sa pakikipagtulungan kasama si Bend Manwadkar. Unibersidad ng ChicagoAlessandro Trani mula sa Okinawa Institute sa Japan at Nathan Leigh mula sa Concepcion University sa Chile. Pinatutunayan ng kasunduang ito na ang pag-unawa sa system ay nangangailangan ng isang paradigm shift at na ang bagong batayan sa konsepto ay tumutukoy nang maayos sa system. Lumalabas, kung gayon, ang pagbabago na iyon ay posible kahit para sa mga pundasyon ng isang dating problema.

Ang mga resulta ng gawaing ito ay napakalawak at inaasahang makakaapekto sa parehong solusyon ng iba`t ibang mga problema sa astropisiko at pag-unawa sa isang buong klase ng mga problema sa mekanika. Sa mga astropisiko, maaari itong mailapat sa mekanismo na lumilikha ng mga pares ng mga compact body na nagmula. mga alon ng gravityPati na rin ang pagpapalalim ng pag-unawa sa mga dinamika sa loob ng mga kumpol ng bituin. Sa mekanika, ang problema sa tatlong katawan ay isang prototype para sa iba’t ibang mga magulong problema, kaya’t ang pag-unlad sa problemang ito ay malamang na masasalamin sa mga karagdagang problema sa mahalagang klase.

Sanggunian: “Pagtataya ayon sa istatistika batay sa daloy ng tatlong mga resulta sa katawan”, Barak Kol, 1 Abril 2021, Celestial Mechanics at Dynamic Astronomy.
DOI: 10.1007 / s10569-021-10015-x

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.