Netflix’in 3 Vücut Problemi: Bir astrofizikçinin açıklamış olduğu bilim

Netflix’in 3 Vücut Problemi 21 Mart’ta gösterime girdi ve oldukca fazla bilim var! Senarist Alexander Woo’dan yeni Netflix dizisi ve Game of Thrones çobanlar David Benioff ve DB Weiss, üst düzey fizik anlayışına haiz bir mühendis olan Çinli yazar Liu Cixin’in oldukca satan bilim kurgu üçlemesini uyarlıyor. Ortaya çıkan öykü 3 Beden ve onun iki devamı olarak da bilinir. Dünyanın Geçmişini Anma serisi, kuantum mekaniği ve bunların gelecekteki yıldızlararası varoluş krizini iyi mi etkileyebileceği hakkında çeşitli fikirlere dayanan bir gelecek vizyonuyla beğeni topladı. İçinde 3 Beden‘ın kurgusal evreninde, uzaklara yayılan kuram, oldukca uzaktaki bir uzaylı türün yaşamlarında ve onun Dünya’daki insanlarla hem etkileşime girme hem de onları etkileme girişimlerinde gerçek zamanlı olarak ortaya çıkıyor.

Her neyse ki Einstein olmayan seyirciler için Netflix dizisi, dramın çoğunu gökyüzünden insanlara kaydırıyor; hatta tüm fizik içinde insanların ilgilenmesini sağlayacak bir sürü tamamen yeni karakter bile yaratıyor. Liu’nun serisinde ilk romanın arkasından iki kitap daha yer ediniyor; Netflix dizisi ilk kitabı takip ediyor, arkasından bizi ikinci kitaba hazırlamadan ilkin bir süre kendi yönüne doğru aşama kaydediyor. Her ikisinin de ortak noktası, tüm mükemmel uzay olaylarının altında yatan kuantum mekaniği ve astrofiziğin yakınlaştırılmış bir görünümüdür. Kahramanlarımız ve fena adamlarımızın hepsi, kararları ve çatışmaları insanlığın hem şimdi hem de uzak gelecekte gidişatını belirleyen bilim insanlarıdır. Gerçek bir astrofizikçinin yardımıyla bu gösteride neler bulunduğunu idrak etmek için bilmenizde fayda olacak temel detayları gözden geçirelim.

Üç cisim problemi nedir ve niçin kimse bunu çözemiyor?

Üç cisim problemi, insanoğlu yerçekimini ve onun iyi mi çalıştığını anlamaya başladığından beri var. Muhtemelen Dünya’nın güneşin çevresinde döndüğünü biliyorsunuzdur zira güneşin çekim alanı gezegenimizi ve güneş sistemimizdeki diğerlerini etkilemektedir. Güneş ile bu şekilde etkileşim kurabiliyoruz zira gezegenler olarak bireysel çekim alanlarımızın hepsi güneşten daha azca güçlüdür ve hiçbiri birbirini tutacak kadar kuvvetli değildir. Ayımız için de durum aynı; Dünya’nın çekim alanına yakalanmış, bu yüzden bizimle beraber yüzüyor.

Başka bir deyişle, kütleçekim alanları etkileşime giren iki nesne devamlı öngörülebilir, değişmeyen bir yol süresince durağan(durgun) yörüngeler oluşturacaktır. Newton bunu 1687’de yörüngelerini tahmin etme formülüyle beraber çözdü. Buna kimi zaman “iki cisim problemi” denir. Karışıma başka bir yıldız eklerseniz, muhtemelen her iki yıldızın da bir çekim merkezi çevresinde durağan(durgun) yörüngeler oluşturduğu bir ikili yıldız sistemi elde edersiniz. En yaygın yıldız türü, kesin bir ikili partnere haiz olanıdır; bu da, tek başına bir yıldız olan güneşimizi oldukça ender kılar. İkili yıldız sistemleri de kesin gezegenlere haiz olabilir ve bu tür sistemler çoğu zaman gökbilimciler ve fizikçiler tarafınca haritalandırılabilir, planlanabilir ve tahmin edilebilir.

Sadece bu yalnızca yer çekimi kuvvetine haiz iki nesnede işe yarar. Bir eklediğinizde üçüncü karışıma itiraz ederseniz, tüm bahisler kapalıdır. Üçüncü element, istikrarı sağlamak yerine kaos yaratır ve nesnelerin etrafta uçmasına ve tamamen öngörülemeyen şekillerde etkileşime girmesine niçin olur – uzaya doğru savrulur, birbirlerine çarpar yada birbirlerinin yerçekimsel kürelerinden sekerek tamamen değişik yönlere savrulur.

Bunun niçin bulunduğunu açıklamak için astrofizikçi Dr. Charles J. Horowitz’e başvurdum. Horowitz, bana buradaki anahtarın enerjinin korunumu yasası bulunduğunu söylemiş oldu. Bu yasa bizlere kapalı bir sistemdeki enerjinin asla yaratılamayacağını yada yok edilemeyeceğini söylüyor. . Horowitz bir e-postada şöyleki yazdı: “Enerjinin korunumu, bir gezegenin sonsuza kadar tek bir yıldızın çevresinde döneceği ve asla sonsuza kaçamayacağı anlamına gelir.” Başka bir deyişle, bir gezegen bir yıldızın çekim alanının içinde sıkışıp kaldığında, kendisini oradan dışarı itmek için gereksinim duyacağı ek enerjiyi yaratamaz.

Horowitz, “Öte taraftan, iki yıldız enerji alışverişinde bulunabilir ve muhtemelen yörüngedeki bir gezegeni fırlatabilir” dedi.

O halde bu, “üç cisim problemidir”: Üç yerçekimsel nesneyi iyi mi dengeleyebiliriz yada yörüngelerinin ne olabileceğini iyi mi tahmin edebiliriz?

Yüzyıllar süresince bilim adamları, üç nesnenin birbiriyle ilişkili olarak istikrarlı yörüngeler oluşturabileceği herhangi bir başlangıç ​​noktası bulamadılar. Son yıllarda bilim adamları bu duruma daha da yaklaştı; giderek artan bir halde, hesaplamalı algoritmalar kullanarak ve minimum bir örnekte sarhoş insanoğlu üstündeki tahminlerini modelleyerek, üç varsayımsal nesnemiz içinde istikrar yaratmak için birden fazla çözüm bulduk. Sadece bu çözümlerin çoğunluğunu gerçekte modellemek olanaksız olmasa da zor olsa gerek, dolayısıyla kuram alanında ne kadar iyi çalışmış oldukları açık değildir.

Üç cisimli bir yıldız sistemi içindeki bir gezegende yaşayacak kadar şanssız olan herhangi bir uygarlığın bazı olasılıkları nedir?

Merkezi kibir 3 Vücut Problemi tam da bu senaryo: uzak bir gezegendeki yabancı bir tür, teknolojik olarak gelişmiş bir uygarlık olma kapasitesini geliştirmiştir, sadece gezegeni, üç değişik güneşe haiz bir güneş sistemi içinde bulunmaktadır.

Üç cisim problemi sebebiyle bu güneşler devamlı olarak birbirlerine kütleçekimsel kaos uyguluyor, kozmosta birbirlerini ileri geri savuruyor ve bu süreçte ortada kalan gezegende iklimi mahvediyor. Trisolaranlar adında olan uzaylı ırkın uygarlıkları binlerce senedir onlarca kere yok edildi ve yok edildi.

Horowitz’e bu senaryonun ne kadar olası olacağını sormuş oldum ve o da aslına bakarsak bu senaryoyu destekledi. Üç Bedenyazarı Liu Cixin. Horowitz, “Kısa vadede iyi olabilir” dedi. “Oldukca uzun zamanlar süresince (mesela milyarlarca yıl), iki yıldızın etrafındaki birçok gezegenin yörüngesinin kararsız olduğu düşünülüyor.”

“Eğer yaşamın gelişmesi milyarlarca yıl sürüyorsa (Dünya’da olduğu şeklinde), o vakit bu şekilde bir gezegen uygun bir ortam sağlayamayabilir. Sadece her üç bedenin de uzun süre durağan(durgun) kalabilen ve yaşama uygun olabilecek belirli konfigürasyonları olabilir. Ya da yaşam daha süratli gelişebilir yada dünyayı kolonileştirebilir” diye ekledi.

Trisolaralıların karşılaşmış olduğu durum da tam olarak budur: Bazen üç bedenleri uzun süreler süresince stabil hale gelir ve uygarlıklarına hızla ilerlemeleri ve gelişimleri için kafi vakit verir. Sadece kaçınılmaz olarak, güneşler istikrarsızlığını sürdürdüğünde, istikrarlı dönemler yerini “kaotik dönemlere” bırakıyor.

Seçilmiş bir Dünyalı grubunun sonunda kendilerini çözmeye adamış olduğu Trisolaralıların varoluşsal problemi, tahmin edemediğiniz kaotik bir periyodu iyi mi bileceğiniz ve ona iyi mi hazırlanacağınızdır. Aslen üç cisim problemini gerçek zamanlı olarak yaşıyorlar.

Evrenin karşısında yer edinen iki parçacığın tek vücut şeklinde hareket ederek aynı anda data alması/iletmesi mümkün müdür?

Bu senaryo kulağa olanaksız şeklinde gelebilir fakat aslına bakarsak öyleki değil ve bu senaryonun oldukca mühim bir parçası. 3 Vücut Problemi. Gösteride, Trisolaralıların, Trisolaris’te kalan ikiz protonu için eşzamanlı bir alıcı ve verici görevi görmek suretiyle Dünya’ya iletilen bir protonu kullanarak esasen Dünya üstünde casusluk yapabildiklerini öğreniyoruz.

Bu, kuantum dolanıklığı olarak malum, akıllara durgunluk veren bir olguyla mümkündür. Bilim adamları bu özelliği, birbirlerinden milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta olsalar bile esasen tek bir varlık olarak hareket eden atom altı parçacıklarda gözlemlediler. Aslen Dr. Horowitz şunu belirtiyor: “[It’s] kim bilir iki dolanık parçacığın bilgiyi alıp iletmek yerine paylaştığını söylemek daha doğru olur.” Başka bir deyişle, o denli da değiller kontakt oluşturmak tamamen değişik gezegenlerde olsalar bile, her iki konumdan da aynı anda data alıyorlar.

3 Beden bilim adamlarının uzayda binlerce nükleer bombayı sıraya dizdiği ve arkasından hepsini domino taşları şeklinde sırayla patlattığı bir senaryo öne sürüyor. Eğer bunu gerçekte deneseydiniz, bir çeşit dev radyoaktif uzay bulutuyla uğraşmak zorunda kalmaz mıydınız?

Bu, hikayenin en inanılmaz kısmı şeklinde gelebilir. 3 Beden dizide bile yürekli kozmologumuz Jin Cheng bu fikri meslektaşlarına sunduğunda, meslektaşları ona gülüyor ve bu fikri gerçek bilimden ziyade aptalca bir oyun olarak değerlendiriyor.

Aslen Cheng’in fikri, kimi zaman nükleer darbe itişi olarak da adlandırılan, nükleer termal itiş olarak malum gerçek bir olguya dayanmaktadır. Görünen o ki, nükleer itiş gücü, eğer onu kullanan motorlar Dünya yerine uzayda çalıştırılırsa oldukca azca ışınım üretiyor; yararları içinde enerji kullanımının azalması, kozmik radyasyona daha azca maruz kalma ve roketlerin daha süratli olması yer ediniyor. Enerji Bakanlığı’nın nükleer enerjinin faydalarını öne çıkaran bir web sayfası bile var.

Her ne kadar dizi, Cheng’in domino tesiri fikrini abartılı olarak sunsa da, ABD’nin nükleer termal itiş ile ilgili deneyler mevzusunda bir geçmişi var. Horowitz’in açıklamış olduğu şeklinde, “Soğuk Harp’ın başlarında Orion Projesi, minik atom bombalarıyla çalışan bir roket geliştirmeye çalıştı.”

Sadece tüm bu radyasyonu merak ediyorsanız yalnız değilsiniz. Orion Projesi’nin ilk versiyonu sonuçta iptal edildi zira yüzyılın ortasındaki bilim adamları büyük problemi çözemediler: Dünya’dan uzaya nükleer enerjiyle çalışan bir roket fırlatma girişiminden kaynaklanacak ölümcül nükleer serpintinin neredeyse kati olması.

Hakikaten oldukca yazık. Horowitz, “Oldukca iyi bir roket olurdu” dedi. Orion’un çağıl versiyonları, benzer roketleri uzaydan fırlatmaya ve astronotların radyasyona maruz kalmasını sınırlamaya odaklandı.

Proton şeklinde minik ve nokta benzeri bir şeyi uzayda birden fazla büyük boyuta genişletmek hakkaten mümkün mü?

Kim bilir en zor yanı 3 Beden Kavramsallaştırma, Trisolaralıların yukarıda adı geçen protonu uzaya fırlatmadan ilkin tam olarak ne yaptığını ihtiva eder: Onun çoklu boyutlarını oldukca büyük, gezegen boyutunda bir uzaya açarlar, onun düzlemlerine devasa bir süper bilgisayar kaydederler ve sonrasında yeniden- orijinal mikroskobik boyutuna geri katlayın.

Bu, gerçekte hayal edilmesi bir yana, hayal edilmesi bile zor bir başarıdır. Sadece bu uygulama, en azından teoride, oldukca boyutlu bir açılım fikri olarak mevcuttur. Bunu kolay bir kağıt falcı yapmayı hayal ettiğiniz şeklinde hayal edin. Kağıdın şekli, tek bir düzlemde neredeyse tamamen düz olarak adım atar; sadece, muntazam bir okul bahçesinde kehanet aracına haiz oluncaya kadar, daha çok katmanı ortaya çıkarmak için sıkıştırılmamış olabilir.

Şimdi bunun büyük ölçekte ve burada, Dünya’da deneyimlediğimiz üç boyuttan oldukca daha çok boyutta gerçekleştiğini hayal edin. Bunun iyi mi yapılacağına ilişkin birden fazla süreç ve örneklerin gerçekte iyi mi görünebileceğini göstermeye çalışmanın birden fazla yolu vardır. En meşhur örnek, matematikçilerin ve fizikçilerin hiperküp yada tesseract (hayır, o değil) adını verdikleri, minimum dört boyutta mevcud bir küp eşdeğeri olan bir nesnedir. İşte neye benzeyebileceğini hayal etmeye yönelik bir girişim:

İnsanlar bunun özünü yakalamaya çalışmak için hatırı sayılır bir vakit harcadılar; bilim kurgunun meşhur ilk çalışmalarından biri, Düz arazi1884’te Edwin Abbott Abbot tarafınca, yalnızca iki düzlemde mevcud insanlardan oluşan bir toplumun varlığını öne sürerek Victorialılara daha yüksek boyutlar fikrini tanıtmaya yönelik hicivli bir girişim olarak gösterildi. Bugün YouTube şeklinde yerlerde buna eşdeğer fikir deneyleri bulabiliriz:

Elbet bunların hiçbiri, bir protonu bir gezegen boyutuna getirmenin ve arkasından üstüne bir süper bilgisayar kaydetmenin mümkün olup olamayacağını tam olarak açıklamıyor. Horowitz’e bunu sorduğumda “??” diye yanıt verdi.

Ve dürüst olmak gerekirse bu, Liu’nun kapsamlı serisinde bulduğumuz birçok bilimsel fikre cevap vermenin adil bir yolu olabilir. Sonuçta, gerçek olana ve kesinlikle bildiğimize, kuramsal fizikte kaydettiğimiz inanılmaz ilerlemeler göz önüne alındığında mümkün olana dayanmaktadır. kuram.

Başka bir deyişle, 3 Beden Bilimle kurguyu iki proton şeklinde çarpışıyor. Netice, birazcık inançsızlığı ertelemeye kıymet, yırtıcı, benzersiz bir sürüş.

Bonus: Eğer kendimi susuz bırakırsam, hemen sonra yeniden susuz kalabilir miyim ve iyileşebilir miyim?

Hayır. Yap Negatif Bu numarayı evde deneyin. Oldukca şükür bazı kısımları 3 Beden tamamen fantastik diyarda kalıyor.