"Проблема трех тел", новая высокобюджетная экранизация серии книг Лю Цысиня от Netflix под руководством создателей "Игры престолов", воплощает науку в научной фантастике. Сериал рассказывает об ученых, пытающихся разгадать тайну, которая охватывает десятилетия, континенты и даже галактики. Это означает, что "Проблема трех тел" раскрывает перед зрителями довольно сложные концепции квантовой механики и астрофизики, иногда в буквальном смысле пытаясь донести эти идеи до земли. Однако в основе этой серии лежит проблема трех тел, вопрос, который на протяжении веков ставил ученых в тупик. Что же такое проблема трех тел и почему она до сих пор не решена? Джонатан Блазек, доцент кафедры физики Северо-Восточного университета, объясняет, что системы, в которых два объекта оказывают друг на друга гравитационное воздействие, будь то частицы или звезды и планеты, предсказуемы. Ученым удавалось решить эту проблему двух тел и предсказать орбиты объектов со времен Исаака Ньютона. Но как только в дело вступает третье тело, вся система погружается в хаос.
"Задача о трех телах - это утверждение о том, что если у вас есть три тела, притягивающиеся друг к другу в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона, то общего решения в замкнутой форме для этой ситуации не существует", - говорит Блазек. "Небольшие различия усиливаются и могут привести к совершенно непредсказуемому поведению в будущем". В "Проблеме трех тел", как и в книге Цысин, это реальность для инопланетян, которые живут в солнечной системе с тремя солнцами. Поскольку все три звезды оказывают друг на друга гравитационное воздействие, они в конечном итоге ввергают солнечную систему в хаос, швыряя друг друга взад и вперед. Для трисоляриан, так называют этих инопланетян, это означает, что когда солнце отбрасывается далеко, их планета замерзает, а когда солнце подбрасывается очень близко к их планете, оно сгорает. Хуже того, из-за проблемы трех тел эти движения совершенно непредсказуемы.
На протяжении веков ученые размышляли над вопросом о том, как определить стабильную начальную точку для трех гравитирующих тел, которые бы приводили к предсказуемым орбитам. До сих пор не существует обобщающего решения, которое можно было бы вывести из теории и смоделировать в реальности, хотя в последнее время ученые начали находить некоторые потенциально креативные решения, в том числе с помощью моделей, основанных на движениях пьяных людей. "Если вы хотите [предсказать], что будет делать Солнечная система, мы можем ввести в компьютерный код все планеты и столько астероидов, сколько нам известно, и, по сути, сказать, что мы собираемся рассчитать силу притяжения между всеми объектами и немного сдвинуть все с мертвой точки", - говорит Блазек. "Это работает, но в той мере, в какой вы делаете некоторые приблизительные выводы … все эти вещи в конечном итоге выйдут из строя, и ваш прогноз станет неточным".
Блазек говорит, что задача о трех телах привлекла внимание ученых, потому что это, казалось бы, простая задача. Большинство студентов-физиков старших классов изучают закон всемирного тяготения Ньютона и могут разумно рассчитать и предсказать движение двух тел. Системы из трех тел и более, чем из трех, также встречаются по всей Вселенной, так что этот вопрос невероятно актуален. Не стоит заглядывать дальше нашей солнечной системы. Связь между Солнцем, Землей и нашей Луной представляет собой систему из трех тел. Но Блазек говорит, что, поскольку Солнце оказывает более сильное гравитационное воздействие на Землю, а Земля - на Луну, это создает пару систем из двух тел со стабильными, предсказуемыми орбитами — на данный момент. Блазек говорит, что, хотя наша солнечная система кажется стабильной, нет никакой гарантии, что она останется такой в далеком будущем, потому что все еще существуют системы с несколькими телами. Небольшие изменения, такие как столкновение астероида с одним из спутников Юпитера и даже незначительное изменение его орбиты, могут в конечном итоге привести к более масштабным изменениям.
Это не значит, что человечество столкнется с кризисом, подобным тому, с которым сталкиваются трисоляриане в "Проблеме трех тел". Эти изменения происходят чрезвычайно медленно, но, по словам Блазека, это еще одно напоминание о том, почему эти концепции интересны и важны для осмысления как в науке, так и в научной фантастике. "Я не думаю, что что—то произойдет в течение нашей недели или даже, возможно, с нашим видом - у нас есть проблемы посерьезнее, чем нестабильность орбит в нашей солнечной системе", - говорит Блазек. "Но, тем не менее, если подумать о миллиардах лет, то в течение этого периода мы не знаем, останутся ли орбиты такими, какие они есть в настоящее время. Есть большая вероятность, что возникнет некоторая нестабильность, которая изменит внешний вид Солнечной системы".
