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3体系统会破坏时间的反演对称性zvedios

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发表于 2020-3-27 02:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
大大都物理学定律并不关心时候之矢偏向。向前、向后……不管哪类方式,大自然的法令都完全适用。牛顿物理学、广义相对论——时候与数学无关:这被称为时候反演对称性。
在实在的宇宙中,事变变得复杂。现在,葡萄牙阿威罗大学的天文学家Tjarda Boekholt领导的团队证实,只需3个重力相互感化的天体便可以破坏时候反转的对称性。
他们在论文中写道:“迄今为止,恒星动力系统中的混沌与不成逆水平之间的定量关系仍然不肯定。在这项工作中,我们开创性天时用正确的Brutus n体模拟算法步伐来研讨引力系统中的混沌三体系统,超越了标准的双精度算法。我们证实,不成逆解系的占比成幂律散布,随着系统混沌水平的增加而增加。”
n体题目是天体物理学中的著名题目。根源在数学上。即使仅仅利用牛顿的活动定律和牛万有引力定律,观察3个或3个以上的天体在相互的引力下相互感化时,事变就会变得很是辣手。
即使是我们很是熟悉的太阳系,我们也只能猜测未来的几百万年的成长。在宇宙中,紊乱是一个特征,而非毛病。
在模拟n体活动时,物理学家偶然会返回时候不成逆的结果——换句话说,反向模拟并不能使它们回到原始动身点。
尚不清楚的是,它们来自混沌系统自己的题目,照旧盘算精度的题目,从而致使其牢靠性不肯定。
是以,Boekholt和他的同事筹划了一个模子来治理这个题目。他和荷兰莱顿大学的盘算天体物理学家Simon Portegies Zwart之前编写了一款名为Brutus的n体模拟步伐,利用暴力盘算来减小数值弊真个巨细。
现在,他们用它来测试三体系统的时候可逆性。
“由于牛顿的活动方程是时候可逆的,是以向前运转,然后再反向运转,应当可以规复系统的初始态(尽管速度存在标记不同)。是以,可逆性测试的结果是确切已知的。”
用来模拟的天体是3个黑洞。首先,黑洞从静止起头,相互靠近,发生复杂的轨道,然后由于引力弹弓的结果,一个黑洞被抛出轨道。
正向模拟到此为止。现在把上述末端“一帧”当做肇端,赋予相关工具反向的物理量,尝试将系统复原到初始状态。
他们发现,在5%的时候内,模拟不成逆。返回的结果相当于对初始态举行稍微扰动,标准为普朗克长度——0.000000000000000000000000000000000000000016米,大要的最小长度。
“三个黑洞的活动大要很是紊乱,立即原初状态仅仅出现普朗克长度巨细的扰动,但因指数效应,后续成长差之万万里。是以混沌破坏了时候的对称性。”
5%的比例似乎并不高,可是由于混沌系统具有底子上的不成猜测性,所以我们永久没法预知哪次模拟会落入该5%范围内。
他们已经证实,题目来自混沌自己。
Portegies Zwart说:“没法回溯时候不再只是一个统计学上的概念。它潜伏在自然的底子定律中。没有一个由3个活动天体(行星或黑洞)组成的单一系统可以摆脱时候的偏向。”
该研讨已颁发在《皇家天文学会月刊》上。
本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)公布。

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