O problemu tri tela ponovo

Podeli :
  •  
  •  
  •  
  •  

P3TU okviru obeležavanja 54. godišnjice Instituta za fiziku dodeljena je Godišnja nagrada za naučni rad dr Milovanu Šuvakovu za značajan doprinos proučavanju problema tri tela u Njutnovoj teoriji gravitacije.

Pre dve godine, izuzetno otkriće dvojice srpskih fizičara uzdrmalo je naučni svet. Pronalaženjem 13 novih familija rešenja Njutnovog problema tri tela donelo je tada nesanicu čak i vrhunskim fizičarima, a Milovan Šuvakov i Veljko Dmitrašinović postali su predmet divljenja mnogih.
Problem tri tela je više od 300 godina star problem kojim se prvi bavio Isak Njutn. Naziv mu je dao francuski matematičar, fizičar i filozof, Žan le Ron d’Alamber, a definiše se kao problem određivanja trajektorija za svako od tri tela koja međusobno interaguju samo gravitacionom interakcijom, poput Sunca, Zemlje i Meseca.
O značajnosi ovog zadatka svedoči činjenica da je kralj Švedske Oskar II, oko 1800. godine osnovao nagradu za onoga ko nađe rešenje problema tri tela ili ko da značajan doprinos klasičnoj mehanici. Nagradu je, na kraju, dobio francuski matematičar i fizičar, Poenkare, koji nije rešio originalni problem, ali je došao do važnih ideja koje su pomogle u formiranju teorije haosa.
Njutn je u svojoj studiji “Matematički principi moderne filozofije”, objavljenoj 1687. godine, dokazao da zakon gravitacije može da, sa potpunom tačnošću, predvidi orbitu dva tela koja deluju jedno na drugo svojim gravitacijama, poput zvezde i planete.
No, on nije uspeo da dođe do sličnog rešenja koje bi važilo za kretanje tri tela jedno oko drugog. Dva veka je prošlo od kada je Njutn postavio problem tri tela, 1667. godine, dok nemački matematičar, Hajnrih Bruns, nije dokazao da se on ne može rešiti analitički.
Njime su se, kasnije, bavili mnogi poznati naučnici poput matematičara Lagranža i Ojlera. Do sada, specifična rešenja mogla su se svrstati u tek tri familije: Lagranž – Ojlerova, Bruk – Henonova i Murova familija oblika osmice. Druge dve familije nastale su posle razvoja računara, 70-ih godina 20. veka. Poslednju od njih je otkrio fizičar Kristofer Muds, sa Santa fe Instituta, 1993. godine.
Lagranž-Ojlerova familija je specijalni slučaj kod koga se tri tela posmatraju kao da se svaki put, pri orbitiranju, vraćaju u početni položaj. Murova familija oblika osmice predstavlja tri objekta koji se međusobno “jure” po putanji u
obliku osmice. Bruk – Henonova familija, najkomplikovanija od ove tri, označava dva objekta koja se kreću napred i nazad i treći koji kruži okolo njih.
Istraživači sa Instituta za fiziku u Beogradu, Milovan Šuvakov i Veljko Dmitrašinović, pronašli su 2013. godine 13 novih familija rešenja problema tri tela i doveli ukupan broj specijalnih slučajeva na 16.
Tri objekta u svemiru mogu da se kreću na beskonačno mnogo različitih načina. Ova dva fizičara koristili su metod u kom su kretali od postojećeg rešenja u kompjuterskoj simulaiji početnih uslova, a zatim su podešavali početne uslove dok se novi tip orbite ne materijalizuje.
Kada su se susreli sa velikim brojem rešenja, uveli su novi sistem klasifikacije. Koristili su apstraktan prostor, nazvan “sfera oblika”. On opisuje oblik orbita na osnovu relativne udaljenosti između objekata.
Šuvakov i Dmitrašinović podelili su sve oblike orbita, zajedno sa ranije postojećim rešenjima, u 16 “porodica” na osnovu toga kakve položaje zauzimaju na sfernom obliku. Zatim su ih sortirali u četiri klase, prema simetrijama i još nekim svojstvima njihovih oblika koje su obuhvatile sva postojeća rešenja.
Nakon objavljivanja ovog rešenja koji je napravio prodor u shvatanju problema tri tela, srpski fizičari nastavili su da proučavaju stabilnost ovih orbita. No, 2013. godine su zadali i važan zadatak astronomima, da u beskonačnom univerzumu pronađu sisteme koji funkcionišu po principu nekih od definisanih odnosa. Koliko će još vremena proći dok se ova teorijska rešenja ne primene u praksi, ostaje da vidimo.
Međutim, bliži se trenutak kada ćemo možda moći da objasnimo i definišemo mnoge nepravilnosti u svemiru za koje sada nismo mogli da nađemo naučna rešenja.

Istraživači sa Instituta za fiziku u Beogradu, Milovan Šuvakov i Veljko Dmitrašinović, pronašli su 2013. godine 13 novih familija rešenja problema tri tela i doveli ukupan broj specijalnih slučajeva na 16.

Piše: Tijana Marković
Foto: Nemanja Đorđević

Podeli :
Share on Facebook0Tweet about this on TwitterShare on Google+0Share on LinkedIn0Email this to someone

Podeli :
  •  
  •  
  •  
  •