97889 64456 72312 47532 85224 72311 99738 05314 18822 88877 83701 91188 72106 98803 83485 70762 67561 00923 55229 06479 57972 59061 74949 93171 14807 03728 86417 14924 55271 76483 09709 80826 48003 69756 41326 33857 90179 16007 50123 74390 32549 30315 44217 63317 75601 80709 41762 62320 18455 61834 28274 17965 11564 40730 97515 38882 00045 18375 34435 87730 65633 86354 42635 03181 37624 00288 29224 98754 64198 42645 13159 80277 57942 84214 09885 11406 37363 27238 16160 82824 82750 03902 45252 98749 86602 85405 74120 11069 70749 63642 54482 33973 81058 25338 11638 53184 38067 75862 58160 05931 81160 94118 63131 11678 37627 13358 15577 41533 20376 02073 54475 97260 40548 91470 84971 47067 00960 20371 54295 32383 70544 08125 72446 96640 07075 16165 30869 08344 20223 85830 11652 84248 58240 18720 83640 74865 63798 26432 11368 91553 98930 40390 63732 07578 52004 83379 91665 87295 27594 70342 33614 00445 56766 74846 32119 67664 51801 34739 44392 32414 80290 43295 50949 32938 59188 82226 64963 12065 07486 96473 17151 41690 05059 80565 72757 89563 68610 87113 78719 74762 26213 13426 23716 54025 70952 73308 30338 98371 80443 39662 15506 33308 53719 47268 57523 71539 98084 43052 68615 92226 35372 86296 82533 08533 12606 77475 19780 50069 42332 94775 84463 97795 86712 89454 36026 27730 87899 25252 69813 38682 Die Planetenumlaufbahn in Netflix‘ „3-Körper-Problem“ ist zufällig und chaotisch, aber könnte sie existieren? – MJRBJC
Astrophysik

Bildnachweis: Unsplash/CC0 Public Domain

Das Drei-Körper-Problem begegnete mir zum ersten Mal vor 60 Jahren in einer Kurzgeschichte mit dem Titel „Placet is a Crazy Place“ des amerikanischen Science-Fiction-Autors Frederic Brown.

In Browns Geschichte ist Placet ein Planet in einer Achterbahn um zwei Sterne, von denen einer aus gewöhnlicher Materie, der andere aus Antimaterie besteht. Die Nähe der beiden Sterne führt zu einer wunderbaren Verzerrung von Zeit und Raum, die es Placet ermöglicht, sich zu entfernen. Aber seltsamerweise soll die Umlaufbahn stabil und vorhersehbar sein.

In der epischen Trilogie „Erinnerung an die Vergangenheit der Erde“ des chinesischen Science-Fiction-Autors Liu Cixin geht es darum, sich vorzustellen, was passieren könnte, wenn drei Himmelskörper einander umkreisen. Der erste Teil, „The Three-Body Problem“, wurde von Netflix in eine Serie adaptiert.

Besonders eindringlich sind die Eröffnungsszenen von „The 3-Body Problem“, das in Peking zu Beginn der Kulturrevolution spielt. Die Charaktere in der Serie sind fehlerhaft: Die Wissenschaftler sind sehr intelligent, aber ihre Ambitionen, Misserfolge und Ängste sind nur allzu klar.

Zufällige Bewegung

In der Handlung von „3 Body Problem“ geht es um eine außerirdische Rasse, die als Trisolarianer bekannt ist und einen Planeten bewohnt, der ein nahegelegenes Sternensystem umkreist, das als Alpha Centauri bekannt ist. Dabei handelt es sich um drei Sterne, die sich ständig ändernden Umlaufbahnen folgen und dazu führen, dass der Planet innerhalb weniger Minuten von eiskalter Kälte zu glühender Hitze wechselt.

Die Bewegung der Sterne ist unvorhersehbar, daher können Trisolare die Ankunft sogenannter chaotischer Zeitalter nicht vorhersehen, die zur Zerstörung ihrer Umwelt auf planetarischer Ebene führen.

Interessanterweise ist Alpha Centauri eigentlich ein Drei-Sterne-System, bestehend aus zwei Sternen, die sich über einen Zeitraum von fast 80 Jahren eng umkreisen, und einem dritten Stern, der viel weiter entfernt ist. Dies unterscheidet sich stark von dem im „3-Körper-Problem“ dargestellten System.

Können wir uns dann ein System vorstellen, in dem die Sterne auf ihren Umlaufbahnen so nahe beieinander liegen, dass ihre Bewegung zufällig wird?

Mögliche Umlaufbahnen

Die Antwort liegt im Kern der theoretischen Physik. Isaac Newton löste in den 1660er Jahren das Zweikörperproblem des Erde-Mond-Systems und ermöglichte es uns, die Umlaufbahn des Mondes mit außerordentlicher Genauigkeit vorherzusagen.

Es ist ein wenig überraschend, dass das so gut funktioniert, da wir die Sonne ignorieren, was es zu einem Drei-Körper-Problem machen würde. Der Trick, damit umzugehen (einer von vielen), besteht darin, dass wir eine Lösung finden, die für Erde-Mond funktioniert, und dann den Effekt der Sonne hinzufügen, der sich als schwach herausstellt.

Wir haben seit Newton viel gelernt. Es gibt keine allgemeine Lösung für das Drei-Körper-Problem: Wir können keine Formel schreiben, die beschreibt, wie sich drei Körper im Allgemeinen bewegen. Wir haben eine ganze Reihe von Sonderfällen gefunden; sogar die Achterbahn des fiktiven Placet ist möglich.

Darüber hinaus wurde das James-Webb-Teleskop geschickt positioniert, um eine weitere Lösung für das Dreikörperproblem zu bieten. Es umkreist die Sonne, jenseits der Umlaufbahn der Erde um den Mond, so dass es möglichst weitgehend von der Strahlung abgeschirmt werden kann.

Für einen Computer ist es kompliziert, aber einfach, Lösungen für das Dreikörperproblem zu finden. Kosmologen haben Computeranalysen genutzt, um immer komplexere Modelle darüber zu erstellen, wie sich das Universum von einem fast völlig einheitlichen Anfang bis zu seinem gegenwärtigen Stadium entwickelt hat. Diese Modelle funktionieren typischerweise mit mehr als 10 Milliarden Körpern.

Chaotische Systeme

Warum sollten wir uns also um etwas so Alltägliches wie drei Körper kümmern? Denn wenn wir ein System aus drei Objekten haben, die alle massiv und ziemlich nahe beieinander liegen, ist ihre Bewegung chaotisch. Das bedeutet, dass wir zwar in kurzer Zeit fast genau wissen können, was mit ihnen passiert, es aber auf lange Sicht unvorhersehbar wird. Beachten Sie jedoch, dass ich Ihnen nicht erklärt habe, was lang und kurz in diesem Zusammenhang bedeuten.

Wir können uns eine Vorstellung davon machen, wenn wir uns das Wetter, ein anderes chaotisches System und insbesondere Hurrikane ansehen. Wir können 12 Stunden im Voraus genau vorhersagen, wo ein Hurrikan landen wird; Zwei Tage im Voraus können wir eine grobe Prognose erstellen, eine Woche im Voraus ist dies jedoch unmöglich.

Während sich drei umlaufende Körper bewegen, tanzen sie auf außerordentlich komplexe Weise über den Himmel. Wir haben keine Möglichkeit zu erraten, wo sich die einzelnen Körper in 1.000 Jahren befinden könnten. Möglicherweise existieren sie gar nicht: Es gibt Beispiele, bei denen einer der Stars aus einem polyamoren Dreier komplett rausgeschmissen wird und ein Doppelsternsystem zurückbleibt.

Unvorhersehbare Systeme

In „3 Body Problem“ besteht die Herausforderung darin, dass die Umlaufbahnen ohne Vorwarnung einen Klimawandel verursachen. Dies ist charakteristisch für eine andere Art von Situation, das sogenannte stochastische Problem.

Ein klassisches Beispiel ist ein Betrunkener, der versucht, zur Tür zu gelangen, wobei jedem Schritt ein weiterer in eine zufällige Richtung folgt. Man kann nicht vorhersagen, wohin ihn der nächste Schritt führen wird, aber man kann sagen, dass er irgendwann die Tür erreichen wird. Es ist ein wenig beängstigend, dass solche Systeme das Herzstück unserer Zivilisation sind, wie die Turbulenzen an den Aktienmärkten zeigen. Aber Sterne – und das Klima, das sie erzeugen – sind nicht stochastisch.

Das fiktive Alpha Centauri, das von den Trisolariern bewohnt wird, stellt ein chaotisches System dar, das kurzfristig genau vorhersehbar, aber über Jahrtausende hinweg unvorhersehbar ist. Aber es wäre für sie viel einfacher, es vorherzusagen, als in die Erde einzudringen. Wie bei vielen Science-Fiction-Romanen gilt: Genießen Sie sie wegen der Fiktion, nicht wegen der Wissenschaft.

Bereitgestellt von The Conversation

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.Die Unterhaltung

Zitat: Die Planetenumlaufbahn in „3 Body Problem“ von Netflix ist zufällig und chaotisch, aber könnte sie existieren? (28. April 2024), abgerufen am 28. April 2024 von https://phys.org/news/2024-04-planetary-orbit-netflix-body-problem.html

Dieses Dokument unterliegt dem Urheberrecht. Mit Ausnahme der fairen Nutzung für private Studien- oder Forschungszwecke darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt dient lediglich der Information.

By rb8jg

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Failed to fetch data from the URL.