Return to Video

Problema lui Newton cu trei corpuri explicată - Fabio Pacucci

  • 0:08 - 0:12
    În 2009, doi oameni de știință
    au derulat un simplu experiment.
  • 0:12 - 0:15
    Au folosit tot ce știm
    despre sistemul nostru solar
  • 0:15 - 0:21
    și au calculat unde va fi fiecare planetă
    5 miliarde de ani în viitor.
  • 0:21 - 0:25
    Pentru a face asta, au derulat
    peste 2.000 de simulări numerice
  • 0:25 - 0:30
    care au avut aceleași coordonate inițiale,
    cu excepția unei diferențe:
  • 0:30 - 0:35
    distanța dintre Mercur și Soare,
    modificată cu mai puțin de un milimetru
  • 0:35 - 0:38
    de la o simulare la alta.
  • 0:38 - 0:41
    În mod șocant, în aproape
    un procent din simulări,
  • 0:41 - 0:46
    orbita lui Mercur s-a schimbat atât
    de dramatic încât putea plonja în Soare
  • 0:46 - 0:49
    sau se putea ciocni cu Venus.
  • 0:49 - 0:50
    Și mai rău,
  • 0:50 - 0:55
    într-o simulare a destabilizat
    întregul sistem solar interior.
  • 0:55 - 0:59
    Asta nu era o greșeală;
    varietatea surprinzătoare în rezultate
  • 0:59 - 1:02
    dezvăluie adevărul
    că sistemul nostru solar
  • 1:02 - 1:05
    ar putea fi mai puțin stabil decât pare.
  • 1:05 - 1:08
    Astrofizicienii se referă la această
    proprietate uimitoare
  • 1:08 - 1:10
    a sistemelor gravitaționale
  • 1:10 - 1:12
    ca problema cu n corpuri.
  • 1:12 - 1:15
    Chiar dacă avem ecuații
    care pot prezice complet
  • 1:15 - 1:18
    mișcările a două mase gravitaționale,
  • 1:18 - 1:24
    instrumentele noastre analitice
    nu pot face față sistemelor mai populate.
  • 1:24 - 1:29
    E de fapt imposibil să scrii
    toți termenii unei formule generale
  • 1:29 - 1:35
    care poate descrie exact mișcarea a trei
    corpuri gravitaționale sau mai multe.
  • 1:35 - 1:42
    De ce? Problema stă în câte necunoscute
    variabile are un sistem de n corpuri.
  • 1:42 - 1:45
    Mulțumită lui Isaac Newton,
    putem scrie un set de ecuații
  • 1:45 - 1:49
    care descriu forța gravitațională
    între două corpuri.
  • 1:49 - 1:54
    Cu toate acestea, când încercăm să găsim
    o soluție generală pentru necunoscutele
  • 1:54 - 1:55
    din aceste ecuații,
  • 1:55 - 1:58
    suntem puși față în față
    cu o constrângere matematică:
  • 1:58 - 2:02
    pentru fiecare necunoscută
    trebuie să existe cel puțin o ecuație
  • 2:02 - 2:04
    care o descrie independent.
  • 2:04 - 2:09
    Inițial, un sistem de două corpuri pare
    să aibă mai multe variabile necunoscute
  • 2:09 - 2:13
    pentru poziție și viteză
    decât ecuații pentru mișcare.
  • 2:13 - 2:15
    Cu toate acestea, există un truc:
  • 2:15 - 2:19
    consideră poziția relativă
    și viteza a două corpuri,
  • 2:19 - 2:23
    luând în calcul centrul
    de gravitație al sistemului.
  • 2:23 - 2:27
    Asta reduce numărul de necunoscute
    și ne lasă cu un sistem rezolvabil.
  • 2:27 - 2:33
    Cu trei sau mai multe obiecte
    ce orbitează, totul devine mai complicat.
  • 2:33 - 2:37
    Chiar dacă uilizăm același truc matematic
    de considerare a mișcărilor relative,
  • 2:37 - 2:42
    avem de a face cu mai multe necunoscute
    decât ecuațiile care le descriu.
  • 2:42 - 2:46
    Sunt pur și simplu prea multe variabile
    ca acest sistem de ecuații
  • 2:46 - 2:50
    să fie rezolvat de o soluție generală.
  • 2:50 - 2:54
    Dar cum arată de fapt
    pentru obiectele din universul nostru
  • 2:54 - 2:59
    o deplasare conform unor ecuații
    analitice de nerezolvat?
  • 2:59 - 3:02
    Un sistem de trei stele,
    cum e Alpha Centauri,
  • 3:02 - 3:05
    s-ar putea ciocni una de alta,
    sau mai probabil,
  • 3:05 - 3:10
    unele ar putea fi aruncate înafara orbitei
    după un lung timp de stabilitate aparentă.
  • 3:10 - 3:14
    În afară de câteva extrem de improbabile
    configurații stabile,
  • 3:14 - 3:21
    aproape orice caz posibil e imprevizibil
    pe durate lungi de timp.
  • 3:21 - 3:25
    Fiecare are o marjă astronomic de mare
    de potențiale rezultate,
  • 3:25 - 3:30
    dependente de cele mai mici diferențe
    în poziție și viteză.
  • 3:30 - 3:34
    Acest comportament e cunoscut
    drept haotic de către fizicieni
  • 3:34 - 3:37
    și este o caracteristică importantă
    a sistemelor cu n corpuri.
  • 3:37 - 3:40
    Acest sistem e în continuare determinist —
  • 3:40 - 3:42
    adică nu e nimic întâmplător la el.
  • 3:42 - 3:46
    Dacă mai multe sisteme
    încep de la aceleași condiții,
  • 3:46 - 3:48
    mereu vor ajunge la același rezultat.
  • 3:48 - 3:54
    Dar dă-i unuia un mic impuls
    la început și totul se schimbă.
  • 3:54 - 3:57
    Asta e relevant pentru misiunile spațiale
    cu echipaj uman,
  • 3:57 - 4:02
    când orbitele complicate trebuie
    calculate cu o precizie foarte mare.
  • 4:02 - 4:06
    Din fericire, progresul continuu
    în simulările computerizate
  • 4:06 - 4:09
    oferă mai multe metode
    pentru evitarea catastrofelor.
  • 4:09 - 4:14
    Prin aproximarea soluțiilor
    cu procesoare din ce în ce mai puternice,
  • 4:14 - 4:18
    putem prezice cu mai multă încredere
    mișcarea sistemelor cu n corpuri
  • 4:18 - 4:20
    pentru un timp îndelungat.
  • 4:20 - 4:23
    Iar dacă un corp dintr-un grup de trei
    este atât de ușor
  • 4:23 - 4:26
    încât nu exercită o forță semnificativă
    asupra celorlalte două,
  • 4:26 - 4:31
    sistemul se comportă, cu o aproximație
    foarte bună, ca un sistem de două corpuri.
  • 4:31 - 4:35
    Această abordare e cunoscută drept
    „problema restricționată cu trei corpuri”.
  • 4:35 - 4:38
    Se dovedește extrem de folositoare
    în descrierea, de exemplu,
  • 4:38 - 4:42
    unui asteroid în câmpul gravitațional
    al Pământului și al Soarelui,
  • 4:42 - 4:47
    sau a unei planete mici în câmpurile
    unei găuri negre și ale unei stele.
  • 4:47 - 4:49
    Cât pentru sistemul nostru solar,
    ai fi fericit să auzi
  • 4:49 - 4:53
    că putem avea o încredere rezonabilă
    în stabilitatea lui
  • 4:53 - 4:56
    pentru cel puțin câteva sute de milioane
    de ani de acum încolo.
  • 4:56 - 4:58
    Dar dacă o stea
  • 4:58 - 5:02
    ar veni dinspre celălalt capăt
    al galaxiei către noi,
  • 5:02 - 5:04
    nu se știe ce se poate întâmpla.
Title:
Problema lui Newton cu trei corpuri explicată - Fabio Pacucci
Speaker:
Fabio Pacucci
Description:

Privește întreaga lecție: https://ed.ted.com/lessons/newton-s-three-body-problem-explained-fabio-pacucci

În 2009, cercetătorii au derulat un simplu experiment. Au folosit tot ce știm despre sistemul nostru solar și au calculat unde va fi fiecare planetă 5 miliarde de ani în viitor. Au derulat peste 2.000 de simulări, iar varietatea surprinzătoare în rezultate a dezvăluit că sistemul nostru solar ar putea fi cu mult mai puțin stabil decât pare. Fabio Pacucci explorează problema cu un număr n de corpuri și mișcarea corpurilor gravitaționale.

Lecție de Fabio Pacucci, regizată de Hype CG.

more » « less
Video Language:
English
Team:
TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:09

Romanian subtitles

Revisions