מהי 'בעיית 3 הגוף'? אסטרופיזיקאי מסביר את הרעיון מאחורי תוכנית הלהיט של נטפליקס

מהי 'בעיית 3 הגוף'? אסטרופיזיקאי מסביר את הרעיון מאחורי תוכנית הלהיט של נטפליקס
בהתבסס על סדרת הספרים של ליו סיקסין, "3 בעיות גוף" נוקט בגישת מדע בדיוני למכניקת הקוונטים והאסטרופיזיקה המורכבת, כולל בעיית שלושת הגופים. קרדיט: נטפליקס

"בעיית גוף 3", העיבוד החדש של נטפליקס בתקציב גדול לסדרת הספרים של ליו סיקסין, עם היוצרים מאחורי "משחקי הכס", שם את המדע במדע בדיוני.

הסדרה מתמקדת במדענים כשהם מנסים לפתור תעלומה המשתרעת על פני עשרות שנים, יבשות ואפילו גלקסיות. זה אומר ש-"3 Body Problem" זורק על הקהל כמה מושגים די מסובכים של מכניקת קוונטים ואסטרופיזיקה בזמן שהוא, לפעמים פשוטו כמשמעו, מנסה להוריד את הרעיונות האלה ארצה.

עם זאת, בליבת הסדרה עומדת בעיית שלושת הגופים, שאלה שהרתיעה מדענים במשך מאות שנים.

מהי בעצם בעיית שלושת הגופים, ולמה היא עדיין בלתי פתירה? ג'ונתן בלזק, עוזר פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת נורת'איסטרן, מסביר שמערכות עם שני עצמים המפעילים כוח כבידה זה על זה, בין אם הם חלקיקים או כוכבים וכוכבי לכת, ניתנות לחיזוי. מדענים הצליחו לפתור את הבעיה הדו-גופית הזו ולחזות את מסלולי העצמים מאז ימיו של אייזק ניוטון. אבל ברגע שגוף שלישי נכנס לתערובת, המערכת כולה נזרקת לכאוס.

"בעיית שלושת הגופים היא ההצהרה שאם יש לך שלושה גופים הנמשכים זה לזה תחת חוק הכבידה של ניוטון, אין פתרון כללי בצורה סגורה למצב הזה", אומר בלזק. "ההבדלים הקטנים מתגברים ויכולים להוביל להתנהגות בלתי צפויה בטירוף בעתיד."

ב-"3 Body Problem", כמו בספרו של סיקסין, זו מציאות עבור חייזרים שחיים במערכת שמש עם שלוש שמשות. מכיוון שכל שלושת הכוכבים מפעילים כוחות כבידה זה על זה, הם בסופו של דבר זורקים את מערכת השמש לכאוס כשהם מעיפים זה את זה קדימה ואחורה. עבור ה-Trisolarans, השם של החייזרים האלה, זה אומר שכאשר שמש מורחקת למרחקים, כוכב הלכת שלהם קופא, וכאשר שמש נזרקת קרוב מאוד לכוכב הלכת שלהם, הוא נדלק. גרוע מכך, בגלל בעיית שלושת הגוף, התנועות הללו בלתי צפויות לחלוטין.

במשך מאות שנים, מדענים חשבו בשאלה כיצד לקבוע נקודת התחלה יציבה לשלושה גופי כבידה שיביאו למסלולים צפויים. עדיין אין פתרון שניתן להכללה שניתן להוציא מהתיאוריה ולעצב אותו במציאות, אם כי לאחרונה החלו מדענים למצוא כמה פתרונות בעלי פוטנציאל יצירתי, כולל עם מודלים המבוססים על תנועות של אנשים שיכורים.

"אם אתה רוצה [לחזות] מה מערכת השמש הולכת לעשות, אנחנו יכולים להכניס את כל כוכבי הלכת וכל האסטרואידים שאנחנו מכירים בקוד מחשב ובעצם לומר שאנחנו הולכים לחשב את הכוח בין הכל ולהזיז הכל קדימה קצת," אומר בלאזק. "זה עובד, אבל במידה שאתה עושה כמה קירובים... כל הדברים האלה יתקלקלו ​​בסופו של דבר והתחזית שלך הולכת להיות לא מדויקת."

בלזק אומר שבעיית שלושת הגופים כבשה את המוחות המדעיים מכיוון שזו בעיה פשוטה לכאורה. רוב תלמידי הפיזיקה בתיכון לומדים את חוק הכבידה של ניוטון ויכולים לחשב ולחזות באופן סביר את התנועה של שני גופים.

מערכות של שלושה גופים, ויותר ממערכות של שלושה גופים, מופיעות גם הן ברחבי היקום, כך שהשאלה רלוונטית להפליא. אל תסתכל רחוק יותר ממערכת השמש שלנו.

מערכת היחסים בין השמש, כדור הארץ והירח שלנו היא מערכת של שלושה גופים. אבל בלזק אומר שמכיוון שהשמש מפעילה כוח כבידה חזק יותר על כדור הארץ וכדור הארץ עושה את אותו הדבר על הירח, היא יוצרת זוג מערכות דו-גוף עם מסלולים יציבים וניתנים לחיזוי - לעת עתה.

Blazek אומר שלמרות שמערכת השמש שלנו נראית יציבה, אין ערובה שהיא תישאר כך בעתיד הרחוק, כי עדיין ישנן מערכות מרובות גופים במשחק. שינויים קטנים כמו אסטרואיד שפוגע באחד מירחי צדק ומשנה את מסלולו בצורה קלה כל כך יכולים בסופו של דבר להתפתח לשינויים גדולים יותר.

זה לא אומר שהאנושות תתמודד עם משבר כמו זה שהטריסולארנים מתמודדים איתו ב"3 בעיות גוף". השינויים האלה מתרחשים באיטיות רבה, אבל בלייזק אומר שזו תזכורת נוספת למה המושגים האלה מעניינים וחשובים לחשוב עליהם הן במדע והן במדע בדיוני.

"אני לא חושב שמשהו יקרה בסולם הזמן של השבוע שלנו או אפילו כנראה למין שלנו - יש לנו בעיות גדולות יותר מחוסר היציבות של מסלולים במערכת השמש שלנו", אומר בלזק. "אבל, עם זאת, אם אתה חושב על מיליארדי שנים, במהלך התקופה ההיא אנחנו לא יודעים שהמסלולים יישארו כפי שהם כרגע. יש סיכוי טוב שתהיה חוסר יציבות שתשנה את איך שהדברים נראים במערכת השמש".