Що ж таке проблема трьох тіл: вчені спробували дати розгорнуту і просту відповідь

Після того, як на Netflix вийшов серіал "Проблема трьох тіл", який був знятий за мотивами книг Лю Сісіна, багатьох людей почало цікавити, що ж це за явище.

В основі класичної фізики лежали закон всесвітнього тяжіння та закон руху Ньютона. Вони могли пояснити поведінку досить широкого спектру явищ. Зокрема, наприклад, з їх допомогою можна було описати, як саме рухається планета довкола зірки. Це і є задача двох тіл. Зокрема, вона стосується руху Землі та Місяця, руху зірки і її планети.

Подібні задачі двох тіл можна розв'язати з такою точністю, яка дає досить велику силу передбачення. Якщо ми знаємо початкові умови, ми можемо стверджувати, що в майбутньому система буде еволюціонувати. А якщо додати третє тіло? Можна подумати, що, хоча це і додасть певних труднощів, але задачу все ще можна буде розв'язати. Проте у реальності вирішити проблему трьох тіл дуже складно, якщо взагалі реально.

Пояснюється це тим, що поведінку трьох об'єктів (планет, частинок) за законами руху і сили неможливо передбачити за якимось узагальненим рішенням. Звичайно, для конкретного випадку рішення знайти можливо, але способу розв'язати задачу трьох тіл для всіх можливих випадків не існує.

Спочатку задача трьох тіл (а згодом вже й n-тіл) стосувалася стійкості системи Земля-Сонце-Місяць та в цілому Сонячної системи. Під час пошуку розв'язання з'являлися все нові й нові математичні інструменти, зокрема теорія збурень, які допомагали покращити чисельне розв'язання руху планетних тіл.

Також це призвело до передбачення так званих троянських астероїдів на орбіті Юпітера, яке зробив математик італійського походження Жозеф-Луї Лагранж, що вивчав окремий випадок задачі трьох тіл.

Цікаво, що проблема трьох тіл стосується також і квантової механіки. Прикладом такої задачі може слугувати атом гелію з позитивним ядром, який обертається довкола двох негативних електронів.

Кожні кілька років вчені знаходять нові розв'язання конкретних проблем трьох тіл. Але загальне рішення все ще не було знайдено.