توضیح مسئله سه جسم نیوتون - فابیو پاکوچی
-
0:08 - 0:12در سال ۲۰۰۹، دو محقق
آزمایشی ساده را اجرا کردند. -
0:12 - 0:15تمام اطلاعاتی را که درباره منظومه
شمسی می‌دانیم جمع‌آوری کرده -
0:15 - 0:21و محاسبه کردند که هرکدام از این سیارات
در ۵ میلیارد سال آینده در کجا قرار دارند. -
0:21 - 0:25برای این کارآن‌ها بیش از
۲,۰۰۰ شبیه‌سازی اجرا کردند -
0:25 - 0:30با ورودی‌های کاملا یکسان به جز یک تفاوت:
-
0:30 - 0:35در هر شبیه سازی آن‌ها
فاصله عطارد و خورشید را -
0:35 - 0:38به اندازه کمتر از
یک میلی‌متر تغییر می‌دادند. -
0:38 - 0:41به شکل حیرت‌انگیزی،
در حدود ۱ درصد شبیه‌سازی آن‌ها، -
0:41 - 0:46مدار عطارد به طرز چشم‌گیری تغییر کرده
به صورتی که می‌تواند در خورشید فرو رود -
0:46 - 0:49یا با زهره برخورد کند.
-
0:49 - 0:50بدتر از همه،
-
0:50 - 0:55در یکی از شبیه‌سازی‌ها، این موضوع
کل منظومه شمسی داخلی را بی‌ثبات می‌کرد. -
0:55 - 0:59این یک اشتباه نبود؛
تنوع حیرت‌انگیز نتایج -
0:59 - 1:05نشان‌دهنده این حقیقت است که منظومه شمسی ما
ممکن است از آنچه می‌دانیم ناپایدارتر باشد. -
1:05 - 1:10اخترشناسان به این خاصیت حیرت‌انگیز
سیستم‌های گرانشی -
1:10 - 1:12مسئله چندجسمی می‌گویند.
-
1:12 - 1:15وقتی ما معادله‌هایی داریم
که کاملا می‌توانیم -
1:15 - 1:18حرکت دو جسم گرانشی را پیش‌بینی کنیم،
-
1:18 - 1:24ابزارهای آنالیز ما هنگام مواجهه با
سیستم‌های پرجمعیت بیشتر کوتاه می‌آیند. -
1:24 - 1:29درواقع غیرممکن است که
همه شرط‌های فرمول اصلی را -
1:29 - 1:35که می‌توانند حرکت سه جسم یا بیشتر
اجسام گرانشی را توضیح دهند را بنویسیم. -
1:35 - 1:42چرا؟ مسئله این است که چند متغیر مجهول
در سیستم چندجسمی وجود دارد. -
1:42 - 1:45به لطف ایزاک نیوتون، می‌توانیم
گروهی از معادلات را بنویسیم -
1:45 - 1:49که نیروی گرانشی بین دوجسم را توضیح دهد.
-
1:49 - 1:54به هرحال، وقتی تلاش می‌کنیم تا پاسخی عمومی
برای یکی از متغیرهای مجهول پیدا کنیم -
1:54 - 1:55در این معادلات،
-
1:55 - 1:58با یک محدودیت ریاضی روبرو می‌شویم:
-
1:58 - 2:02به ازای هر مجهول، باید حداقل یک
معادله وجود داشته باشد -
2:02 - 2:04که به صورت مستقل بتواند آن را توضیح دهد.
-
2:04 - 2:09در ابتدا، به نظر می‌رسد در
یک سیستم دو جسمی نسبت به -
2:09 - 2:13معادلات حرکت متغیرهای مجهول‌تری
برای موقعیت و سرعت وجود دارد. -
2:13 - 2:15به هرحال،یک روش وجود دارد:
-
2:15 - 2:19فرض را بر این بگیریم که
موقعیت و سرعت دو جسم را -
2:19 - 2:23با توجه به مرکز ثقل سیستم درنظر بگیریم.
-
2:23 - 2:27این حقه، باعث کاهش تعداد مجهول‌ها می‌شود و
ما را با یک سیستم قابل حل روبرو می‌کند. -
2:27 - 2:33با وجود سه یا بیشتر شی در مدار،
اوضاع پیچیده‌تر نیز می‌شود. -
2:33 - 2:37حتی با حقه ریاضی یکسان
حساب کردن نسبی حرکات، -
2:37 - 2:42تعداد مجهول‌ها از معادلاتی که
آن‌ها را توضیح دهد بیشتر می‌شود. -
2:42 - 2:46در این سیستم متغیرهای بسیار زیادی
-
2:46 - 2:50برای ایجاد یک راه‌حل عمومی وجود دارد.
-
2:50 - 2:54اما اجزای موجود در جهان ما بر اساس
-
2:54 - 2:59معادلات تحلیلی غیرقابل حل ما
چگونه حرکت می‌کنند؟ -
2:59 - 3:02یک سیستم با سه ستاره مثل آلفا سانتوری
-
3:02 - 3:05می‌توانند باهم برخورد کنند
یا به احتمال زیاد -
3:05 - 3:10برخی از آن‌ها ممکن است پس از مدت طولانی
ثبات ظاهری از مدار خارج شوند. -
3:10 - 3:14به غیر از چند موقعیت بسیار پایدار ورودی
-
3:14 - 3:21تقریبا تمام وضعیت‌های ممکن برای
دوره طولانی مدت غیرقابل پیش‌بینی‌اند. -
3:21 - 3:25هر وضعیت دارای یک طیف گسترده
از نتایج احتمالی است، -
3:25 - 3:30که به کوچکترین تغییر
در سرعت و موقعیت بستگی دارد. -
3:30 - 3:34این رفتار به رفتار آشوبی
در فیزیک معروف است، -
3:34 - 3:37و یکی از ویژگی‌های مهم سیستم چند جسمی است.
-
3:37 - 3:42این سیستم هنوز قابل اندازه‌گیری است و
هیچ‌چیز در آن اتفاقی نیست. -
3:42 - 3:46اگر چند سیستم دقیقا با
یک وضعیت کاملا یکسان شروع شوند، -
3:46 - 3:48همه آن‌ها به یک نتیجه خواهند رسید.
-
3:48 - 3:54اما ایجاد یک تغییر کوچک درشروع،
همه چیز را تغییر می‌دهد. -
3:54 - 3:57این موضوع به وضوح به ،
ماموریت‌های فضایی انسان مربوط است، -
3:57 - 4:02وقتی مدارهای پیچیده نیازمند
اندازه‌گیری با دقت بالا هستند. -
4:02 - 4:06خوشبختانه، پیشرفت‌های ادامه‌دار
در شبیه‌سازی کامپیوتری -
4:06 - 4:09تعدادی راه جهت
جلوگیری از فاجعه ارائه می‌دهد. -
4:09 - 4:14با تقریب راه‌حل‌ها
با پردازنده‌های قدرتمند، -
4:14 - 4:20با اطمینان بیشتری می‌توانیم حرکت سیستم‌های
چند جسمی را در طولانی‌مدت پیش‌بینی کنیم. -
4:20 - 4:23و اگر یک جسم در از سه جسم بسیار سبک بود
-
4:23 - 4:26و فرض کنیم آن جسم
نیرویی بر دوجسم دیگر وارد نمی‌کند، -
4:26 - 4:31رفتار سیستم، بسیار شبیه به یک سیستم
دو جسمی رفتار می‌کند. -
4:31 - 4:35این رویکرد به عنوان
«مسئله سه جسم محدود شده» نام دارد. -
4:35 - 4:38این موضوع در توصیف برای مثال
-
4:38 - 4:42یک سیارک در میدان گرانشی زمین-خورشید،
-
4:42 - 4:47یا یک سیاره کوچک در میدان
یک سیاه چاله یا ستاره بسیار مفید است. -
4:47 - 4:49درمورد منظومه شمسی ما،
خوشحال خواهی شد اگر بدانی -
4:49 - 4:53که می‌توانیم به ثبات این منظومه
-
4:53 - 4:56برای حداقل صد میلیون سال آینده
اطمینان معقولی داشته باشیم. -
4:56 - 4:58اگر یک ستاره دیگر،
-
4:58 - 5:02در سراسر کهکشان به سمت ما حرکت کند،
-
5:02 - 5:04همه‌چیز تغییر می‌کند.
- Title:
- توضیح مسئله سه جسم نیوتون - فابیو پاکوچی
- Speaker:
- فابیو پاکوچی
- Description:
-
more » « less
دیدن کامل ویدیو: https://ed.ted.com/lessons/newton-s-three-body-problem-explained-fabio-pacucci
در سال ۲۰۰۹ ، پژوهشگران یک آزمایش ساده اجرا کردند. آن‌ها هرچیزی که درباره منظومه شمسی می‌دانیم را جمع کردند و محاسبه کردند که هرکدام از این سیارات در بیش از ۵ میلیارد سال بعد درکجا قرار دارند. آن‌ها بیش از ۲,۰۰۰ شبیه‌سازی انجام دادند و تنوع حیرت‌انگیز نتایج نشان داد که منظومه شمسی ما ممکن است از آنچه که به نظر می‌رسد ناپایدارتر باشد. فابیو پاکوچی در مسئله سه جسم و حرکت اشیای گرانشی کاوش می‌کند.
درس توسط فابیو پاکوچی ، کارگردانی توسط هایپ سی جی
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:09
|
Leila Ataei approved Persian subtitles for Newton's three-body problem explained | |
|
|
Leila Ataei edited Persian subtitles for Newton's three-body problem explained | |
|
|
Leila Ataei accepted Persian subtitles for Newton's three-body problem explained | |
|
|
Leila Ataei edited Persian subtitles for Newton's three-body problem explained | |
|
|
Leila Ataei edited Persian subtitles for Newton's three-body problem explained | |
|
Morteza Mousavi edited Persian subtitles for Newton's three-body problem explained | |
|
|
Morteza Mousavi edited Persian subtitles for Newton's three-body problem explained | |
|
|
Morteza Mousavi edited Persian subtitles for Newton's three-body problem explained |