几个世纪以来，物理学家一直在努力解决一个关于自然的难以忽视的事实:面对三颗恒星的碰撞过程，天文学家可以以纳米和毫秒为单位测量它们的位置和速度，但这不足以预测恒星的命运。

但是宇宙中经常会出现三个恒星和黑洞。如果天体物理学家希望完全了解天体混杂的区域，他们必须面对“三体问题”。

虽然单一三体事件的结果是不可知的，但研究人员正在发现如何预测大组三体相互作用的结果范围。近年来，不同的研究小组已经找到了如何对假设的三体匹配进行统计预测的方法:例如，如果地球与火星和水星纠缠了数千次，那么火星被驱逐的频率是多少?现在，物理学家巴拉克·科尔(Barak Kol)提出了一个新的视角，通过从一个抽象的新视角来看待概率的“三体问题”，简化了这个问题。这一结果实现了一些迄今为止最准确的预测。

“它做得非常好，”南森·利(Nathan Leigh)说，他是智利Concepción大学的一位天文学家，参与了新模型的测试。“我认为巴拉克现在的模式是最好的。”

混乱的音量是多少?

当引力把两个物体吸引到一起时，可能的结果很简单。这些物体可能互相放大，198彩除了有时时彩，分分彩，11选5时时彩定位胆技巧，江苏快三，还有新上线的瑞士分分彩，只有你想的到的我们都有。，或者它们可能进入一个共同质心的椭圆轨道。艾萨克·牛顿能够在17世纪写下捕捉这些运动的简单方程。

但如果一颗恒星接近一对已经围绕彼此运转的恒星，那么所有的猜测都将落空。入侵者可能会以一种可预测的方式迅速经过。或者，它可能会进入战斗，引发一段可能持续片刻或数年的激烈循环和转向。最终，当三颗星中的一颗被另外两颗抛到一边时，愤怒总会平息下来。接下来会出现两种情况中的一种:如果电灯泡有足够的能量，它就会逃跑，留下两个人和平相处。或者，如果没有，第三个物体会迅速离开，只会再次落向这两个物体，并引发另一场混乱。

1889年，著名数学家亨利·Poincaré在瑞典国王奥斯卡二世赞助的竞赛中指出，没有一个方程能够准确地预测三个天体在未来所有时刻的位置。在这个三体的案例中，Poincaré发现了混沌的第一个实例，这种现象的结果可以有效地与它的开始相分离。

由于对单个三体事件的完美预测是不可能的，物理学家转向统计预测。已知了这三个天体的一般信息，比如它们的能量和它们的整体自旋，我们能说什么，比如，最轻的那个最终会被踢出去的概率是多少?

为了思考这个问题，物理学家放弃了熟悉的3D空间背景，进入了一个被称为“相空间”的抽象领域。在这个广阔的新领域里，每一个点都代表着这三颗恒星的一种可能的构型:这是三颗天体各自的三维位置、三维速度和质量——一个不变的21维空间。一个特定的三体事件(比如一颗星飞向一对星)开始于相空间的某个点，随着它从一种构型演化到另一种构型，它会描绘出一条路径。

在这个框架下，物理学家已经能够利用混沌为他们所用。对于一个混乱的系统，可能的结果不止一种，而是多种。这意味着如果你让三体系统随着时间进化，它将探索每一个可能的混沌路径，最终到达它相空间某个混沌区域的每一个角落和缝隙。对于三体问题，科学家可以通过统计计算，每个物体最终可能的位置，198彩平台黑钱吗，从没听过198彩黑钱的消息198彩娱乐，一直以来198彩票平台官网打的旗号就是不黑钱，信誉好，技术666，游戏彩种丰富，通过精确计算其相空间内代表混沌运动的体积。

物理学家们利用守恒定律等要求，将整个相空间缩减为一个更简单的八维“操场”。但要准确定义其中的混沌区域(也是八维)一直是个挑战，部分原因是三个共同轨道的天体可以在混沌和规则运动之间跳跃(通过暂时踢出一个物体)。不同的团队以不同的方式可视化了混乱空间的体积，最终于2019年由耶路撒冷希伯来大学(Hebrew University of Jerusalem)的尼古拉斯·斯通(Nicholas Stone)和利(Leigh)建立了一个明确的模型，消除了过去的假设，建立了迄今为止最精确、数学上最严格的三体模型。

“没有比我们做得更好的了，”Leigh说，他也在纽约的美国自然历史博物馆(American Museum of Natural History)工作。“你唯一能做的就是想出一个不同的模式。”

这一理论“在解决(统计三体模型)方面取得了巨大的进展”。

Viraj Manwadkar

一个漏水的混乱气球

这正是同样来自耶路撒冷希伯来大学的科尔所做的。Stone和Leigh以及之前的研究团队都关注于混沌区域的边界，在这个区域中，三体系统通过踢出一个物体，从混沌状态过渡到规律运动状态。

相比之下，耶路撒冷希伯来大学的科尔研究的是混沌体中一个隐喻性的“空洞”，在那里这种转变更有可能发生。一个三体系统在混沌区域内弹跳的时间越长，就越有可能找到这样的空洞，从而抛出一个成员并逃离混沌运动。科尔认为，这个出口或出口的本质，告诉了你所有关于统计三体问题的信息。

斯通和利之前的方法把混乱区域想象成“一个气球，整个表面都有点漏，到处都是同样的漏，”斯通说。“巴拉克(科尔)的方法是说，‘不，气球上有离散的洞，有些补丁比其他补丁更容易泄漏。’”

Kol通过一个叫做混沌吸收的神秘函数来捕捉混沌气球出口的形状——如果你向一个拥有特定能量的平静恒星夫妇发射第三颗恒星，他们就会陷入混乱的可能性(相对于这对恒星会立即拒绝新出现的恒星)。使用这个函数和Kol的框架,一个人可以,原则上,回答任何关于整个相空间的统计问题的多维荣耀,例如当三会排出(平均)一员,几率会飞走以一定的速度,和可能的形状的轨道剩下的一对。他的理论发表在4月1日的《天体力学与动力天文学》杂志上。

这一理论“在解决(统计三体模型)方面取得了巨大的进展，”帮助测试该模型的芝加哥大学研究员Viraj Manwadkar说。“它极大地简化了(问题)。”

谁会被解雇?

到目前为止，科尔的想法似乎很有希望。今年1月，东京大学的曼瓦德卡尔、科尔、利和亚历山德罗·特拉尼(Alessandro Trani)在预印本数据库arXiv上发表了一篇未经同行评阅的论文，他们进行了一场大对决，看看科尔的理论如何与其他三体统计预测相抗衡。

他们对不同质量的三颗恒星进行了数百万次的混合模拟，以观察每颗恒星被踢出组合的频率。当恒星拥有相同的质量时，混沌运动的不可预测性保证了每个人都有三分之一的机会被淘汰——不需要花哨的模型。

但随着质量的倾斜，一个模式出现了:较轻的恒星更容易被喷射出来。例如，当这三个天体的质量分别是10个太阳(太阳质量的10倍)、15个太阳和20个太阳质量时，在78%的模拟中，10个太阳的恒星会被排除。科尔的理论印证了这一预测，而其他理论则预测，轻型火箭的弹射率在70%到87%之间。当质量变得更不平衡时，新的框架做得更好。

“这些预测非常准确，”斯通说。

从数字恒星到天体物理学

问题是，没有人知道如何精确描述洞的形状，混沌的吸收函数(反过来，这是一个复杂和多维的物体)。该理论擅长于预测哪个天体会被喷射出去，因为从某种意义上说，198彩平台黑钱吗，从没听过198彩黑钱的消息198彩娱乐，一直以来198彩票平台官网打的旗号就是不黑钱，信誉好，技术666，游戏彩种丰富，这种特定的计算对许多不同的黑洞进行了“平均”，使研究人员不必去计算细节。

但要做出天体物理学家真正关心的预测，比如混沌三体相遇后留下的恒星对椭圆轨道的典型形状，混沌吸力就非常重要。Stone和Leigh的2019年模型计算了超过八个维度的混沌区域的体积，已经可以做出这些预测。

为了帮助Kol的模型做出类似的预测，Manwadkar计划进行许多单星与双星碰撞的模拟，这将有助于逐点勾勒出神秘的吸收率函数的形状。最终，他希望能有一个很好的方程来描述它的整个形状，从而解决统计上的三体问题。

“我们的梦想是得到一个数学表达式，”曼瓦德卡尔说，这将使迄今为止最准确的统计预测成为可能。

如果研究人员成功了，下一步将是看看该理论如何解释宇宙中三体混沌的真实事件。

恒星可以集中在厚实的星团中，在那里单个的恒星经常会遇到成对的恒星，三体模拟可以帮助研究人员了解数以百万计的三体事件是如何随着时间的推移改变这样的星团的。黑洞之间的三次相遇被认为会留下一些黑洞对，它们会合并并发出引力波。一个好的统计三体解可以帮助激光干涉引力波天文台(LIGO)的天体物理学家和未来的引力波探测器更深入地了解他们的观测结果。

“让我感到兴奋的是将其中一种或两种(模型)应用于天体物理问题，”斯通说。