世界难题现曙光!牛顿百年谜迎新解

2020-01-16 | 来源: DeepTech深科技 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

　　今年距牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出牛顿三定律的原型已经过了近 350 年了。如今，惯性作用力与反作用力 F=ma 动量守恒定理等着名的牛顿力学理论一直响彻初高中物理学的课堂。

　　而牛顿提出的众多力学理论也统治着我们的宏观世界，其中，牛顿提出的万有引力定律也能解释一些行星运动的问题。例如，高中课堂经典模型卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力。这是十分简单的两个物体之间的问题，我们采用受力分析和运动学分析就能列方程求解。

　　但是现在如果出现第三个星体，我们也能列方程求解么？答案是能也不能，我们的确需要列方程求解，但是这个方程（组）却也是十分难解出来的。

　　

　　（来源：Wiki）

　　这就是着名的三体问题（Three Body Problem）。几百年来无数的数学家和物理学家都尝试求出该问题的解析解，但是都无功而返。

　　甚至在二十世纪的第一次数学家大会上，伟大的数学家大卫希尔伯特（David Hilbert）在其演讲中提出 23 个困难的数学问题，同时他也提出他所认为的完美的数学问题。

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　　他认为这些问题既能被简明清楚地表达出来，然而问题的解决又是如此的困难，以至于必须要有全新的思想方法才能够实现。对此，希尔伯特举了两个例子，一个是着名的费马大定理，而另一个则是 N 体问题的特例三体问题。

　　不过，费马大定理于 1995 年由任教美国普林斯顿大学（Princeton University）的英国数学家安德鲁怀尔斯（Andrew Wiles）证明并发表其证明过程，许多数学家在证明费马大定理的过程中，催生了好几种全新的数学思想，这也让物理学界对于三体问题有着相同的期待。探索三体问题，也能够在现实世界中帮助人类更好地研究星体系统的演化、卫星发射、了解星体的复杂运动等。

　　

　　图丨三体问题的运动微分方程组

　　就在 2019 年最后一个月，一个跨国的研究团队在 Nature 上刊登了他们关于三体问题的最新发现，在解决这一世界级无解难题方面迈出了一大步。

　　该团队由来自希伯来大学（the Hebrew University of Jerusalem）下设拉卡物理研究所（Racah Institute of Physics）的尼古拉斯斯通博士（Dr. Nicholas Stone）领衔。

　　