Что же такое проблема трех тел: ученые попытались дать развернутый и простой ответ

После того, как на Netflix вышел сериал "Проблема трех тел", снятый по мотивам книг Лю Сисина, многих людей стало интересовать, что же это за явление.

В основе классической физики лежали закон всемирного тяготения и закон движения Ньютона. Они могли объяснить поведение достаточно широкого спектра явлений. В частности, например, с их помощью можно было описать, как движется планета вокруг звезды. Это и есть задача двух тел. В частности, оно касается движения Земли и Луны, движения звезды и ее планеты.

Подобные задачи двух тел можно решить с точностью, которая дает достаточно большую силу предсказания. Если мы знаем исходные условия, то мы можем утверждать, что в будущем система будет эволюционировать. А если прибавить третье тело? Можно подумать, что хотя это и придаст определенные трудности, но задачу все еще можно будет решить. Однако в реальности решить проблему трех тел очень сложно, если вообще не реально.

Объясняется это тем, что поведение трех объектов (планет, частиц) по законам движения и силы невозможно предусмотреть по какому-либо обобщенному решению. Конечно, для конкретного случая решение найти возможно, но способа решения задачи трех тел для всех возможных случаев не существует.

Первоначально задача трех тел (а впоследствии уже и n-тел) касалась устойчивости системы Земля-Солнце-Луна и в целом Солнечной системы. При поиске решения появлялись все новые и новые математические инструменты, в частности, теория возмущений, которые помогали улучшить численное решение движения планетных тел.

Также это привело к предсказанию так называемых троянских астероидов на орбите Юпитера, которое сделал математик итальянского происхождения Жозеф-Луи Лагранж, изучавший частный случай задачи трех тел.

Любопытно, что проблема трех тел касается также и квантовой механики. Примером такой задачи может служить атом гелия с положительным ядром, вращающимся вокруг двух отрицательных электронов.

Каждые несколько лет ученые обретают новые решения конкретных проблем трех тел. Но всеобщее решение все еще не было найдено.