Článek
O co se jedná? Proč je tak těžké vyřešit tento zdánlivě jednoduchý problém, ožehavý fyzikální rébus sil tří těles?
Původní problém tří těles se vztahoval k pohybům Slunce, Země a Měsíce, jak to ve svých Principiích v roce 1686 rozebíral Isaac Newton. Jde o to vyřešit, jak na sebe vzájemně působí tři tělesa gravitační silou.
„I když to může znít jednoduše, je to notoricky ošemetný problém a první skutečný Newtonovův problém,“ řekl doktor Billy Quarles, Ph.D., astrofyzik z texaské university v Arlingtonu.
V systému pouze dvou těles, jako je planeta a hvězda, je výpočet toho, jak se budou kolem sebe pohybovat, velice jednoduchý.
Tyto dva objekty budou obíhat zhruba po kruhu kolem svého středu hmoty a pokaždé se vrátí tam, kde začaly. Ale přidejte třetí těleso, třeba další hvězdu, a věci se velice zkomplikují. Třetí těleso narušuje oběžné dráhy dvou těles a vychyluje je z jejich předvídatelných drah.
Pohyb tří těles závisí na jejich výchozím stavu. To jsou jejich polohy, rychlosti a hmotnosti. Pokud se změní jen jedna z těchto proměnných, výsledný pohyb se v podstatě nedá vypočítat.
Profesor Shane Ross, Ph.D., aplikovaný matematik z Virginia Tech, řekl: „Jednou malou změnou byste mohli spadnout buď doprava, nebo doleva. To jsou dvě velmi blízké výchozí pozice a mohou vést k velmi odlišným stavům.“
„Neexistuje dostatek poznatků na pohyby těles, aby bylo možné vyřešit problém tří těles pomocí rovnic,“ řekl profesor Ross.
Některá řešení problému tří těles byla sice nalezena, ale jen pokud jsou výchozí podmínky definovatelné. Řešení vykazuje známky chaotického nelineárního chování.
Planety nepůsobí na hvězdy velkou silou, protože jsou proti hvězdám hmotnostně zanedbatelná. Tím se systém začíná víc podobat řešitelnému problému dvou těles.
Jenomže oběžné dráhy tří těles se ve skutečnosti nikdy nestabilizují. Gravitační síly mohou způsobit srážku dvou ze tří těles, nebo by mohly jedno z těles odmrštit do takové vzdálenosti, že se z něj stane „toulavá planeta“.
Ve skutečnosti naše Mléčná dráha může obsahovat až kvadrilion (desítka následovaná 14 nulami) toulavých planet, které se toulají samostatně vesmírem, nejsou vázány na žádnou hvězdu.
Když vše ostatní selže, vědci mohou pomocí počítačů aproximovat pohyby těles v individuálním systému tří těles. To umožňuje předpovědět pohyb rakety vypuštěné na oběžnou dráhu kolem Země nebo předpovědět osud planety v systému s více hvězdami.
„Při takové nespočítatelné nahodilosti se nelze divit, že v takovém chaotickém systému není stabilní prostředí pro vývoj života,“ řekl profesor Ross.
