Три орбитальные черные дыры могут нарушить симметрию с обращением времени

Три орбитальные черные дыры могут нарушить симметрию с обращением времени

Большинство законов физики действует таким образом, что направление времени не имеет значения и отношения к математике, что называется симметрией с обращением времени. Но рассматривая действие законов физики для космического пространства ученые часто оказываются на пороге неразрешимых загадок. К примеру, группа астрономов из Университета Авейру в Португалии пришла к выводу, что три гравитационно взаимодействующих космических объекта способны нарушить симметрию с обращением времени.

Руководитель группы исследователей Тьярда Бекхолт заявил, что этому есть подтверждения и доказательства. До определенного момента у научного мира не было понимания связи между хаосом в динамических системах звезд и уровнем необратимости. Изучая хаотические системы трех космических тел, находящихся в свободном падении, астрономы использовали код надежности моделирования N-тела.

В сочетании с методом Булирша-Стоера, этот метод «Brutus» может получать конвергентные решения, которые верны с точностью до указанного числа цифр. Используемый код выходит за рамки стандартных вычислений двойной точности. Изучение расчетов N-тела — известная в астрофизике проблема. Она возникает в том случае, если к гравитационно взаимодействующей системе добавляются новые тела.

Два тела, сравнимых по размеру, размещаемых на орбите вокруг центральной точки, для математических расчетов просты и понятны. Они находится под «действием» закона движения и закона всемирного тяготения. Но если к этим двум добавлено еще одно тело. Ситуация выходит из-под контроля. Гравитационное взаимодействие всех трех тел возмущает орбиты друг друга, создавая тем самым хаос.

читайте также

И хотя для таких особых случаев есть исключительные решения, но ни единой формулы для расчетов не существует, ни в рамках ньютоновской физики или общей теории относительности, которые могли бы дать подробные описания взаимодействия с абсолютной точностью. Вся Солнечная система понятна ученым, и наука пришла к выводу, что хаос во Вселенной — это особенное состояние, а не ошибка.

Проводя симуляции N-тел физики порой наблюдают необратимость времени в полученных результатах. Проще говоря, выполнение симуляций в обратном направлении не возвращает ситуацию к исходной точке. Специалисты решили разработать особый тест, который дал бы возможность подтвердить или опровергнуть это предположение. Был написан код моделирования N-тела (Brutus) и использовали его для проверки обратимости во времени, делая расчет системы из трех тел.

Результат теста оказался очень точным. Три тела, которые могут существовать в таком гравитационном взаимодействии могут быть черными дырами. Они двигаются навстречу друг другу по сложным орбитам, прежде чем одна из дыр выходит из единой системы взаимодействия.

Далее запускается второй сценарий, он движется в обратном направлении во времени, пытаясь восстановить систему до исходного состояния. В результате в пяти процентах случаев симуляция не может быть отменена. Это небольшой показатель, но он меняет всю систему и становится непредсказуемым.