Eche un vistazo a nuestro sistema solar y más allá, y el espacio exterior parece bastante ordenado. Nuestros ocho planetas viajan alrededor del Sol con aparente previsibilidad e incluso las propias estrellas parecen marchar en órbita alrededor del agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia. Es por eso que hace cientos de años, los astrónomos y filósofos naturales se referían comprensiblemente al cosmos como una especie de “Universo Mecánico”, uno que fue enrollado en la creación y ha estado funcionando en completa perfección desde entonces.
Una hermosa idea que además es completamente errónea.
En realidad, el universo está lleno de caos, y nada resume esa idea tan perfectamente como el Problema de los tres cuerpos. Si bien disfruta de cierta atención (muy esperada) gracias a la nueva adaptación de Netflix de una novela de ciencia ficción china del mismo nombre de 2008, El problema de los tres cuerpos es mucho más que una ingeniosa trama de ciencia ficción: es un enigma astronómico del mundo real que está seducido. algunas de las mentes matemáticas más grandes de la historia.
En la adaptación de Netflix de El problema de los tres cuerpos, la imposibilidad del problema se plantea claramente en un juego de realidad virtual, cargado de iconografía.
netflix
El problema en sí es engañosamente simple: predecir con precisión la trayectoria de tres cuerpos (planetas, soles, agujeros negros, etc.), atraídos mutuamente por la gravedad, cuando se les da su posición y velocidad iniciales. Pero a pesar de la elegante simplicidad del problema, durante siglos los científicos han intentado (y fracasado) generar una solución, en su mayor parte.
Como suele ocurrir con las matemáticas del caos, Es complicado.
Un problema imposible
Para entender por qué determinar las trayectorias de tres cuerpos orbitales es un lío de física tan impenetrable, es mejor retroceder (mucho tiempo atrás) al comienzo del problema (y a la mayoría de las cosas gravitacionales), tal como lo planteó por primera vez Sir Isaac Newton en su obra maestra. , Principios. En este tratado, el erudito inglés expuso sus leyes del movimiento y la gravitación universal y, con estos nuevos descubrimientos, resolvió los detalles de la órbita de la Tierra alrededor del Sol (un clásico problema jerárquico de dos cuerpos). Pero entonces Newton se topó con un problema que no podía resolver del todo: ¿Qué sucede cuando agregas un tercer cuerpo?
“Entonces, lo que pasa con el problema de los dos cuerpos… es que si comienzas con algunas condiciones iniciales, como una posición para el planeta A y una posición para el planeta B, y están orbitando entre sí, puedes escribir con fórmulas simples su órbita. por el resto del tiempo”, nicolás piedraastrofísico y profesor titular de la Universidad Hebrea de Jerusalén, dice Inverso. de piedra investigaciones recientes aprovechan el caos matemático encontrado en problemas de tres cuerpos para crear probabilidades estadísticas de soluciones. “Pero para el problema de los tres cuerpos, no se puede hacer eso, y la gente buscó durante mucho tiempo”.
Durante doscientos años, muchos astrónomos intentaron abordar esta difícil cuestión, incluido el matemático italiano Joseph Louis Lagrange, que descubrió sus puntos de Lagrange del mismo nombre. mientras luchaba con el problema en 1772. Las cosas llegaron a un punto crítico en 1890 cuando, participando en un premio internacional organizado por el rey de Suecia y Noruega Oscar II, el matemático y físico teórico francés Henri Poincaré Descubrió que el problema general de los tres cuerpos simplemente no tenía solución.
Si bien no usó el término en ese momento, Poincaré esencialmente había descubrió el principio del caos matemáticoun sistema que es simplemente demasiado complejo con demasiadas variables para poder resolverse alguna vez con una sola ecuación analítica.
Pero no todos los tipos de problemas de los tres cuerpos son irresolubles.
Por ejemplo, si dos objetos tienen una masa significativamente mayor que un tercer cuerpo (como un planeta que orbita un sistema estelar binario), entonces la masa de ese tercer objeto puede ignorarse en gran medida, lo que hace posible una solución analítica. Esto es lo que se conoce como problema restringido de tres cuerposy el sistema Tierra-Luna en su órbita alrededor del Sol es otro ejemplo (aunque con dos objetos de baja masa y uno grande uno). Luego está el problema de los tres cuerpos que, en cambio, pueden tener una “jerarquía de separación” en lugar de tamaño.
“Tienes dos objetos que están muy cerca uno del otro y un tercer objeto que siempre está muy lejos”, dice Stone, “entonces puedes escribir una especie de solución con lápiz y papel que toma las condiciones iniciales y te dice lo que sucede”. sucediendo en el futuro”.
Si bien estos no pueden hacer perfecto soluciones deterministas, son lo suficientemente buenas y extremadamente útiles cuando NASA u otras agencias espaciales están planeando misiones al espacio profundo.
Pero cuando se trata de problemas de tres cuerpos que no exhiben ninguna de estas jerarquías (es decir, todos los cuerpos tienen relativamente la misma masa y se atraen mutuamente por la gravedad), entonces todas las apuestas están canceladas. La llegada de las computadoras artificiales a mediados del siglo XX hizo posible aproximaciones a estos problemas mediante un método conocido como “integracion numerica”, pero hasta el día de hoy, es imposible crear una solución determinista a un problema general de tres cuerpos.
La vida en un problema de tres cuerpos
En casa de Liu Cixin Problema de los tres cuerpos, los Trisolaranos, llamados San-Ti en la adaptación de Netflix, viven en un planeta atrapado en la imprevisibilidad cósmica de un problema de tres cuerpos, lo que significa que Trisolaris (su mundo natal) ubicado en Alfa Centauri está continuamente sujeto a la naturaleza impredecible de sus tres soles. . Esto ha llevado a la raza alienígena a adaptar una estrategia de supervivencia extremófila a medida que el planeta pasa entre Eras caóticas y Eras estables.
“Esa descripción de períodos de caos y períodos de estabilidad es en realidad una muy buena descripción del problema general y no jerárquico de los tres cuerpos”, dice Stone. “Hay períodos de intenso caos [until] una estrella es lanzada a una órbita amplia y se comporta bien, y se divide en dos, problemas de dos cuerpos”.
Pero finalmente, esa estrella lejana regresa y se reanuda la Era Caótica.
“En teoría, si los Trisolaranos tuvieran tecnología muy avanzada, tal vez podrían poner sus estrellas en esta órbita súper afinada”.
netflix
Si bien esta experiencia de equilibrios puntuados en Trisolaris funciona científicamente, la existencia misma de la raza alienígena en este mundo plantea algunas preguntas. La Tierra, por ejemplo, tardó 4.600 millones de años para que se formara vida inteligente en su superficie, pero Stone dice que la supervivencia a largo plazo de Trisolaris es probablemente imposible. Esto se debe a que la mayoría de los problemas generales de tres cuerpos comparten una característica interesante: eventualmente uno de los tres cuerpos es expulsado del sistema, que generalmente crea un sistema binario estable y estrechamente vinculado a su paso. Por lo tanto, los problemas de tres cuerpos normalmente sólo permanecen en estos estados caóticos durante un tiempo muy corto (al menos en escalas de tiempo universales).
“Si se le da suficiente tiempo, [three-body problems] explorar uniformemente todos los estados posibles… y un estado disponible es expulsar una estrella al infinito”, dice Stone. “Así que eventualmente, después de suficientes interacciones caóticas, el sistema caerá en un estado en el que una estrella será expulsada”.
Esto no significa necesariamente que sea imposible que Trisolaris (y, por extensión, sus habitantes amigos de la conquista) existan, pero se requiere un poco más de ciencia ficción para que esto suceda.
“Astrofísicamente, no; no se podría tener esa situación, pero es matemáticamente posible”, dice Stone. “Existe una manera de solucionar el problema de los tres cuerpos que está infinitamente afinada, de modo que se pueda obtener una órbita estable… pero eso nunca sucedería en el universo. En teoría, si los Trisolaranos tuvieran tecnología muy avanzada, tal vez podrían poner sus estrellas en esta órbita súper afinada”.
Por supuesto, si los trisolaranos pudieran llevar a cabo una hazaña tan asombrosa de ingeniería estelar, probablemente no necesitarían apoderarse de la Tierra en primer lugar. La ciencia ficción tiende a disfrutar de sus historias de conquistas interestelares (ver Dune, Star Wars, Star Trek, Battlestar Galactica, etc.), pero si los últimos tres siglos en la Tierra son una indicación, una epopeya del espacio profundo sobre una raza alienígena avanzada en realidad resolviendo el problema de los tres cuerpos… bueno, eso sería todo un cambio de página.
Aprenda algo nuevo cada día
2024-04-04 15:37:37
1712371094
#problema #los #tres #cuerpos #Netflix #destaca #misterio #astronómico #dejó #perplejo #Isaac #Newton
