1 00:00:07,745 --> 00:00:11,880 في عام 2009، أجرى باحثان تجربة بسيطة. 2 00:00:11,880 --> 00:00:15,055 باستعمال كل ما نعرفه عن نظامنا الشمسي 3 00:00:15,055 --> 00:00:21,107 حسبا الموقع الذي سيتواجد فيه كل كوكب لـ 5 مليارات سنة في المستقبل. 4 00:00:21,107 --> 00:00:25,107 للقيام بذلك أجريا أكثر من 2000 محاكاة عددية 5 00:00:25,107 --> 00:00:29,829 بنفس الشروط الأولية بالضبط باستثناء اختلاف واحد: 6 00:00:29,829 --> 00:00:35,136 تعديل المسافة بين عطارد والشمس بأقل من ملليمتر واحد 7 00:00:35,136 --> 00:00:37,796 بين محاكاة وأخرى. 8 00:00:37,796 --> 00:00:41,074 الأمر الصادم أن في حوالي 1 بالمائة من عمليات المحاكاة التي أجريا، 9 00:00:41,074 --> 00:00:46,420 تغير مدار عطارد بشكل كبير لدرجة أنه يمكن أن يهوي نحو الشمس 10 00:00:46,420 --> 00:00:48,780 أو يصطدم بكوكب الزهرة. 11 00:00:48,780 --> 00:00:49,660 الأسوأ من ذلك 12 00:00:49,660 --> 00:00:54,983 أن استقرار النظام الشمسي الداخلي تزعزع بأكمله في إحدى عمليات المحاكاة. 13 00:00:54,983 --> 00:00:58,983 لم يكن هذا خطأ، فالتنوع المذهل في النتائج 14 00:00:58,983 --> 00:01:05,058 يكشف حقيقة أن نظامنا الشمسي قد يكون أقل استقرارًا مما يبدو عليه. 15 00:01:05,058 --> 00:01:10,239 يشير علماء الفيزياء الفلكية إلى هذه الخاصية المذهلة لأنظمة الجاذبية 16 00:01:10,239 --> 00:01:12,419 باسم مشكلة الأجسام ن. 17 00:01:12,419 --> 00:01:17,949 رغم توفرنا على معادلات يمكنها التنبؤ بحركة كتلتين جاذبيتين على نحو مثالي، 18 00:01:17,949 --> 00:01:23,600 إلا أن أدواتنا التحليلية تفشل عند التعامل مع أنظمة أكثر اكتظاظًا. 19 00:01:23,600 --> 00:01:28,861 في الحقيقة تستحيل كتابة جميع شروط الصيغة العامة 20 00:01:28,861 --> 00:01:34,771 التي من شأنها وصف حركة ثلاثة أجسام جاذبة أو أكثر بدقة. 21 00:01:34,771 --> 00:01:41,876 لماذا؟ تكمن المشكلة في عدد المتغيرات غير المعروفة التي يحتويها نظام الأجسام ن. 22 00:01:41,876 --> 00:01:45,186 بفضل إسحاق نيوتن، يمكننا كتابة مجموعة من المعادلات 23 00:01:45,186 --> 00:01:49,186 لوصف قوة الجاذبية المؤثرة بين الأجسام. 24 00:01:49,186 --> 00:01:53,863 إلا أنه عند محاولة إيجاد حل عام للمتغيرات غير المعروفة 25 00:01:53,863 --> 00:01:55,153 في هذه المعادلات، 26 00:01:55,153 --> 00:01:58,002 سنواجه قيدًا رياضيًا: 27 00:01:58,002 --> 00:02:01,833 فلكل عنصر مجهول يجب أن توجد معادلة واحدة على الأقل 28 00:02:01,833 --> 00:02:04,043 تصفه بشكل مستقل. 29 00:02:04,043 --> 00:02:08,934 يبدو في البداية أن النظام ثنائي الجسم يحتوي على متغيرات غير معروفة 30 00:02:08,934 --> 00:02:12,724 للموضع والسرعة أكثر مما يحتوي على معادلات حركة. 31 00:02:12,724 --> 00:02:14,680 ومع ذلك هناك حل: 32 00:02:14,680 --> 00:02:18,915 ضع في اعتبارك الموضع النسبي للجسمين وسرعتهما 33 00:02:18,915 --> 00:02:22,625 فيما يتعلق بمركز ثقل النظام. 34 00:02:22,625 --> 00:02:27,353 هذا يقلل من عدد العناصر المجهولة ويعطينا نظامًا قابلًا للحل. 35 00:02:27,353 --> 00:02:33,079 مع وجود ثلاثة أجسام مدارية أو أكثر يصبح كل شيء أكثر فوضوية. 36 00:02:33,079 --> 00:02:37,461 حتى مع نفس الحيلة الرياضية التي تضع الحركات النسبية في عين الاعتبار، 37 00:02:37,461 --> 00:02:42,088 سيبقى عدد العناصر المجهولة أكبر من المعادلات التي تصفها. 38 00:02:42,088 --> 00:02:46,340 هناك ببساطة الكثير من المتغيرات في نظام المعادلات هذا 39 00:02:46,340 --> 00:02:49,610 التي يجب فرزها ووضعها في حل شامل. 40 00:02:49,610 --> 00:02:53,520 ولكن كيف يبدو عليه الأمر بالنسبة للأجرام في كوننا 41 00:02:53,520 --> 00:02:58,631 أن تسير وفقًا لمعادلات حركة غير قابلة للحل تحليليًا؟ 42 00:02:58,631 --> 00:03:01,881 نظام من ثلاثة نجوم، مثل نظام رجل القنطور. 43 00:03:01,881 --> 00:03:04,314 يمكن أن تصطدم أجرامه ببعضها البعض 44 00:03:04,314 --> 00:03:10,471 أو على الأرجح قد يُقذف بعضها من المدار بعد مدة طويلة من الاستقرار الظاهري. 45 00:03:10,471 --> 00:03:14,471 بخلاف عدد قليل من التكوينات المستقرة غير المحتملة للغاية، 46 00:03:14,471 --> 00:03:20,571 تقريبًا كل حالة ممكنة لا يمكن التنبؤ بها على نطاقات زمنية طويلة. 47 00:03:20,571 --> 00:03:24,768 لكل منها عدد ضخم من النتائج المحتملة، 48 00:03:24,768 --> 00:03:29,576 تعتمد على أصغر الاختلافات في الموضع والسرعة. 49 00:03:29,576 --> 00:03:33,742 يُعرف هذا السلوك بالفوضى من قبل علماء الفيزياء، 50 00:03:33,742 --> 00:03:37,472 وهي خاصية مهمة لأنظمة الأجسام ن. 51 00:03:37,472 --> 00:03:42,201 مثل هذا النظام لا يزال حتميًا، مما يعني أنه لا يوجد شيء عشوائي فيه. 52 00:03:42,201 --> 00:03:45,791 إذا انطلقت أنظمة متعددة من نفس الشروط بالضبط، 53 00:03:45,791 --> 00:03:48,241 ستصل دائمًا إلى نفس النتيجة. 54 00:03:48,241 --> 00:03:53,980 لكن عند وضع تعديل طفيف في البداية، فسيصعب التكهن بالنتيجة. 55 00:03:53,980 --> 00:03:57,240 يبدو جليًا أن هذا ضروري لبعثات الفضاء البشرية، 56 00:03:57,240 --> 00:04:02,489 عندما تكون هناك حاجة لحساب المدارات المعقدة بدقة متناهية. 57 00:04:02,489 --> 00:04:06,489 لحسن الحظ، تُقدم التطورات المستمرة في المحاكاة الحاسوبية 58 00:04:06,489 --> 00:04:09,379 عددًا من الطرق لتجنب وقوع كارثة. 59 00:04:09,379 --> 00:04:13,695 من خلال مقاربة الحلول باستخدام معالجات متزايدة القوة، 60 00:04:13,695 --> 00:04:19,565 يمكننا أن نتنبأ بثقة أكبر بحركة أنظمة الأجسام ن في نطاقات زمنية طويلة. 61 00:04:19,565 --> 00:04:22,755 وإذا كان جسم واحد في مجموعة من ثلاثة أجرام بالغ الخفة 62 00:04:22,755 --> 00:04:25,885 بحيث لا يطبق أي قوة كبيرة على الجسمين الآخرين، 63 00:04:25,885 --> 00:04:30,727 فإن النظام يتصرف كنظام ثنائي الجٍرم بصورة تقريبية للغاية. 64 00:04:30,727 --> 00:04:34,727 يُعرف هذا النهج باسم "مسألة الأجسام الثلاثة المقيدة". 65 00:04:34,727 --> 00:04:36,737 فمثلًا لقد أثبت نفعيته 66 00:04:36,737 --> 00:04:41,607 في وصف حركة كويكب في مجال جاذبية الأرض والشمس، 67 00:04:41,607 --> 00:04:46,700 أو كوكبًا صغيرًا في حقل جاذبية ثقب أسود ونجم. 68 00:04:46,700 --> 00:04:48,500 أما بالنسبة إلى نظامنا الشمسي، 69 00:04:48,500 --> 00:04:52,650 فستسعد لمعرفة أننا على ثقة كافية في بقائه مستقرًا 70 00:04:52,650 --> 00:04:56,330 لمئات ملايين السنين القادمة على الأقل. 71 00:04:56,330 --> 00:05:02,000 ولكن إذا أتى نجم آخر مسرعًا في اتجاهنا من أي مكان في المجرة 72 00:05:02,000 --> 00:05:04,070 فالنتيجة لن يُمكن توقعها.