300多年前“三體問題懸而未決 國際科研團隊或解決這一難題

科技日報北京12月19日電(記者劉霞)劉慈欣科幻小說《三體》讓許多人知道了“三體運動”這個世紀難題。300多年前，艾薩克·牛頓爵士提出了著名的“三體問題”，迄今，這一直是科學界懸而未決的難題之一。一個國際科研團隊在最新一期《自然》雜志撰文稱，他們朝解決這一難題邁出了關鍵一步：不穩(wěn)定的三體系統(tǒng)最終會踢出一個，剩下兩個會形成穩(wěn)定二元關系，可利用傳統(tǒng)方法預測其運動。

300多年前，牛頓提出了著名的運動定律，為我們理解太陽系，乃至一切物體質量與施加于其上的力之間的關系奠定了基礎。在用這些定律描述行星繞太陽如何運動后，牛頓開始思索：如果有第三個天體(如月球)闖入其間會發(fā)生什么呢?實際上，三體方程極難求解。

當兩個(或三個大小和距離差別很大的物體)繞一個中心點旋轉時，用牛頓運動定律很容易計算出它們的運動軌道。但如果這三個物體的大小和與中心點的距離均相當，則“權力的爭奪戰(zhàn)”開始，整個系統(tǒng)陷入混沌。一旦混沌發(fā)生，就不可能用常規(guī)數(shù)學方法研究物體的運動，困擾科學家數(shù)百年的“三體問題”由此浮出水面。

現(xiàn)在，以色列希伯來大學天體物理學家尼古拉斯·斯通博士領導的國際團隊稱，他們在解決這一難題方面邁出了一大步。

斯通團隊的研究基于過去幾百年的天文發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)指出，不穩(wěn)定的三體系統(tǒng)最終會摒棄其一，剩余兩者會形成穩(wěn)定的二元關系，這一穩(wěn)定關系正是他們此次的研究重點。

斯通團隊沒有將系統(tǒng)的混沌行為視為障礙，相反，他們使用傳統(tǒng)數(shù)學方法預測行星的運動。斯通說：“我們將預測結果與計算機生成的實際運動模型進行比較，發(fā)現(xiàn)預測值非常準確。”

斯通強調，這一發(fā)現(xiàn)并非三體問題的嚴格解，但統(tǒng)計解依然非常有用。他解釋說：“以三個彼此繞行的黑洞為例，三個黑洞在一起，其軌道必然變得不穩(wěn)定。但即便其中一個黑洞被踢出去，我們仍對剩下兩個黑洞間的關系非常感興趣。”

研究人員稱，這種預測新軌道的能力對我們理解這些天體，以及任何三體問題中“幸存者”在新穩(wěn)定狀態(tài)下的行為至關重要。