(врагг/Гетти Имагес) Већини закона физике није важно у ком правцу време путује. Напред, назад... у сваком случају, закони функционишу потпуно исто. Њутнова физика, општа релативност - време је ирелевантно за математику: Ово се зове симетрија временског преокрета.
У стварном универзуму ствари постају мало неуредније. А сада је тим научника на челу са астрономом Тјардом Бокхолтом са Универзитета Авеиро у Португалу показао да су потребна само три тела у гравитационој интеракцији да би се прекинула симетрија временског преокрета.
„До сада је квантитативни однос између хаоса у звезданим динамичким системима и нивоа иреверзибилности остао неодређен,“ писали су у свом листу .
„У овом раду проучавамо хаотичне системе са три тела у слободном паду у почетку користећи тачан и прецизан н-телесни код Брутус , што превазилази стандардну аритметику двоструке прецизности. Показали смо да се удео иреверзибилних решења смањује као закон степена са нумеричком тачношћу.'
Проблем н-тела је познати проблем у астрофизици. Настаје када додајете више тела систему у гравитационој интеракцији.
Кретања два тела упоредиве величине у орбити око централне тачке релативно је једноставно математички предвидети, према Њутновом закону кретања и Њутновом закону универзалне гравитације.
Међутим, када додате још једно тело, ствари постају незгодне. Тела почињу гравитационо да ометају орбите једно другом, уносећи елемент хаоса у интеракцију. То значи да, иако постоје решења за посебне случајеве, не постоји једна формула - у оквиру Њутнове физике или опште теорије релативности - која описује ове интеракције са потпуном тачношћу.
Чак и унутар Сунчевог система, који прилично добро разумемо, можемо предвидети само неколико милиона година у будућност. Хаос у универзуму је карактеристика, а не грешка.
Када покрећу симулације н-тела, физичари понекад враћају временску неповратност у своје резултате – другим речима, покретање симулација уназад их не доводи до првобитне почетне тачке.
Оно што је нејасно јесте да ли је то резултат хаоса ових система или проблема са симулацијама, што доводи до неизвесности у погледу њихове поузданости.
Дакле, Боекхолт и његове колеге су осмислили тест како би ово схватили. Он и компјутерски астрофизичар Симон Портегиес Зварт са Универзитета у Лајдену у Холандији раније су написали код за симулацију н-тела под називом Брутус који користи бруте-форце рачунарску снагу да смањи величину нумеричких грешака.
Сада су га користили да тестирају временску реверзибилност система са три тела.
„Пошто су Њутнове једначине кретања временски реверзибилне, интеграција унапред праћена интеграцијом истог времена уназад би требало да поврати почетну реализацију система (иако са разликом у предзнаку у брзинама)“ писали су у свом листу .
„Исход теста реверзибилности је стога тачно познат.“
Три тела у систему су Црне рупе , а тестирани су у два сценарија. У првом, црне рупе су кренуле из мировања, крећући се једна према другој у компликоване орбите, пре него што је једна од црних рупа избачена из система.
Други сценарио почиње тамо где се први завршава и покреће се уназад у времену, покушавајући да врати систем у почетно стање.
Открили су да се у 5 процената времена симулација не може преокренути. Све што је било потребно је поремећај у систему величине а Планкова дужина , што је на 0,000000000000000000000000000000000016 метара, најмања могућа дужина .
„Кретање три црне рупе може бити толико хаотично да ће нешто тако мало као што је Планкова дужина утицати на кретање“, рекао је Боекхолт . 'Поремећаји величине Планкове дужине имају експоненцијални ефекат и нарушавају временску симетрију.'
Пет процената можда не изгледа много, али пошто никада не можете да предвидите која од ваших симулација ће потпасти у тих пет процената, истраживачи су закључили да су системи н-тела стога „у основи непредвидиви“.
И показали су да проблем ипак није у симулацијама.
„Немогућност враћања времена уназад није више само статистички аргумент“, рекао је Портеге Блацк . „То је већ скривено у основним законима природе. Ни један систем од три покретна објекта, великих или малих, планета или црних рупа, не може побећи из правца времена.'
Истраживање је објављено у Месечна обавештења Краљевског астрономског друштва .