物理学家利用ampampquot醉汉步行ampampquot破解无法解决的三体问题

　　一对以色列研究人员表示，自 艾萨克·牛顿( Isaac Newton )时代以来一直困扰科学界的物理问题即将解决。两人使用＂醉汉行走＂来计算三个巨大物体之间的运动规律，或所谓的三体问题。
　　对于物理学家来说，预测两个大质量物体（如一对恒星）的运动是小菜一碟。但是当第三个物体加入时，问题就变得无解了。那是因为当两个巨大的物体彼此靠近时，它们的引力会以一种可以用简单的 数学公式来描述的方式影响它们的路径公式。但是添加第三个对象并不是那么简单，三个对象之间的交互会立刻变得混乱。三个物体的行为不再遵循由数学公式定义的可预测路径，而是变得对科学家所说的＂初始条件敏感＂——也就是说，无论它们之前处于什么速度和位置，这些初始条件的任何细微差异都会极大地改变他们未来的行为，而且由于我们对这些条件的了解总是存在一些不确定性，因此无法计算出他们在未来一断时间内的行为。在一种情况下，其中两个物体可能会彼此紧密地绕轨道运行，而第三个物体可能会被抛入另外的轨道；在另一个情况下，第三个物体可能会远离另外两个物体，永远不会返回，依此类推。
　　在 《物理评论 X》杂志上发表的一篇论文中，科学家们利用了三体问题令人沮丧的不可预测性。
　　＂[三体问题] 非常敏感地取决于初始条件，因此本质上这意味着结果基本上是随机的，＂ 以色列理工学院博士生 Yonadav Barry Ginat 与物理学家 Hagai Perets 解释说，＂但这并不意味着我们无法计算每个结果的概率。＂
　　为此，他们依赖于随机游走理论——也被称为＂酒鬼游走＂。这个想法是，一个酒鬼向随机方向走，向右迈一步和向左一步的机会相同。如果您知道这些机会，您就可以计算酒鬼在稍后某个时间点出现在任何给定地点的概率。
　　因此，在新研究中，Ginat 和 Perets 研究了三个天体的系统，其中第三个物体接近轨道上的一对物体。在他们的解决方案中，酒鬼的每一个＂步骤＂都对应于第三个物体相对于其他两个物体的速度。
　　＂人们可以计算出第三体的每个可能速度的概率是多少，然后你可以组合所有这些步骤和所有这些概率，以找出三体系统在很长一段时间内将要发生的事情的最终概率。＂，吉纳特说。
　　但科学家的解决方案远不止于此。在三体问题的大多数模拟中，三个物体被视为所谓的理想粒子，没有内部属性在起作用。但是恒星和行星以更复杂的方式相互作用：想想 月球引力拉动地球产生潮汐的方式。这些潮汐力从两个物体之间的相互作用中获取了一些能量，这改变了每个物体的运动方式。
　　此解决方案计算了三体相互作用的每个＂步骤＂的概率，因此它可以考虑这些额外的力以更精确地计算结果。
　　这是三体问题向前迈出的一大步。研究人员现在希望弄清楚当三个物体处于特定状况时会发生什么——例如，三个物体都在一个平面上。另一个挑战是看他们是否可以将这些想法推广到四体。
　　＂还有很多悬而未决的问题，＂吉纳特说。