Fizičari iz Srbije napravili prodor u vekovnom problemu

Veliku pažnju svetskih medija privukao izvanredan prodor u razumevanju čuvenog Njutnovog problema tri tela, do kog su došli fizičari iz Srbije, Milovan Šuvakov i Veljko Dmitrašinović. O kakvom je otkriću reč?

Šta su otkrili fizičari iz Srbije?

Dva istraživača sa Instituta za fiziku u Beogradu, dr Milovan Šuvakov i dr Veljko Dmitrašinović, načinili su prodor u 300 godina starom izazovu koji je u fizici poznat kao problem tri tela. Suočivši se na jedan sasvim novi način sa problemom koji je definisao još Isak Njutn, Šuvakov i Dmitrašinović su pronašli čak 13 novih familija rešenja Njutnovog zadatka. Njihov rad je ove nedelje objavljen u prestižnom Physical Review Letters, vodećem časopisu u fizici na svetu, ali je ovaj uzbudljiv rezultat izazvao ogromnu pažnju pet dana pre nego što je sam časopis izašao iz štampe. Naime, o novom rešenju problema tri tela još u subotu je izvestio i Science, a fizičari širom sveta su “proveli besanu noć” razmišljajući o rezultatu, kako su u jednom komentaru rekli na Univerzitetu Prinston.

Ko su Šuvakov i Dmitrašinović?

Dr Milovan Šuvakov je viši naučni saradnik na Institutu za fiziku u Beogradu. Rođen u Kuli 1979. godine, kao učenik Matematičke gimnazije, svojevremeno uspešan učesnik na Međunarodnim olimpijadama iz fizike, Šuvakov je jedan od najuspešnijih mladih fizičara koji žive i rade u Srbiji, a samo su deo školovanja proveli u inostranstvu. Šuvakov je doktorirao na institutu „Jožef Stefan“ u Ljubljani i radi u Laboratoriji za fiziku nelinearne plazme Instituta za fiziku. Pored istraživačkog rada, Šuvakov je aktivan u Istraživačkoj stanici Petnica, predsednik je Društva za promociju i popularizaciju nauke i naučni konsultant Centra za promociju nauke.

Dr Veljko Dmitrašinović je naučni savetnik. Odrastao u Sarajevu, gde je završio osnovne studije fizike 1983. godine. Doktorirao je u Vilijamsburgu, u Sjedinjenim američkim državama. Radio je na Institutu za nuklearne nauke u Vinči. Njegova oblast istraživanja je fizika elemntarnih čestica.

Šta je problem tri tela?

Kada je Isak Njutn formulisao zakone gravitacije odmah je uvideo da se mogu egzaktno izračunati trajektorije dva tela koja se gravitaciono privlače, kao što je slučaj sa Zemljom i Suncem. Pokazalo se da su u takvom slučaju sve ograničene trajektorije periodične, kao i da sve imaju oblik elipse. Međutim, za razliku od dva tela, u slučaju tri tela koja se privlače gravitacijom – kada se, na primer, Suncu i Zemlji doda i Mesec – situacija postaje znatno komplikovanija. Ograničene trajektorije nisu nužno periodične, a problem se uopšte ne može egzaktno rešiti.

Zašto se problem tri tela istražuje samo numerički?

Krajem 19. veka nemački matematičar Hajnrih Bruns je dokazao da se problem tri tela ne može rešiti analitički. No, i pre toga se ovaj problem istraživao samo numerički, a Lagranž i Ojler su na taj način pronašli i prvu familiju specijalnih slučajeva kod kojih se tri tela iznova vraćaju u početni položaj, jednako kao što Zemlja u kretnju oko Sunca dođe u istu poziciju nakon svakih godinu dana. To sve navodi francuskog matematičara Porenkarea da kaže kako “…ono što čini ova periodična rešenja tako dragocenim za nas, je činjenica da su ona, takoreći, jedini otvor kroz koji možemo prodreti u mesto koje se, do sada, činilo nedostižnim.” Budući da su numerička istraživanja dobila zamajac tek nakon većeg razvoja računara, prva ozbiljnija potraga za novim periodičnim rešenjima došla je sedamdesetih godina XX veka. Tako se pronalaze još dve familije specijalnih slučajeva: Bruk-Enonova familija i Murova familija oblika osmice.

Dr Milovan Šuvakov

Kako je u Beogradu otkriveno 13 novih familija rešenja?

Suočivši se sa problemom tri tela na jedan sasvim novi način, Šuvakov i Dmitrašinović su pronašli čak 13 novih familija rešenja Njutnovog zadatka. Uz to, fizičari iz Srbije su uveli i sasvim novu klasifikaciju rešenja. ”Postoje dve metode za klasifikovanje periodičnih rešenja tri tela”, kaže dr Milovan Šuvakov, objašnjavajući da se prva metoda koja koristi grupu pletenica nije ispostavila dobrom. ”Mi smo koristili metod predložen od strane američkog matematičara Ričarda Montgomerija koji koristi sferu oblika. Na osnovu ove klasifikacije smo i bili u mogućnosti da vidimo kako imamo totalno nova rešenja pošto su sva prethodna spadala u tri klase”, objašnjava Šuvakov, dodajući da je zajedno sa kolegom Dmitrašinovićem dobio 13 novih familija.

Istražite više o dobijenim orbitama na http://suki.ipb.ac.rs/3body/

Kako će ovo rešenje biti primenjeno?

Saznanja o novim orbitama u problemu tri tela mogu imati veliku primenu u astronomiji i više oblasti fizike. Gotovo da nema sumnje kako će ovaj rezultat fizičara iz Srbije pokrenuti lavinu novih istraživanja. ”Šira potraga za periodičnim rešenjima može dovesti ne samo do povećanja kataloga svih mogućih rešenja već i do dubljeg razumevanja samog problema što bi svakako imalo uticaja i na ostale oblasti fizike u kojima se ovaj problem javlja”, smatra Šuvakov, dodajući da su njihova rešenja ograničena na jedan specifičan slučaj kada su mase tela iste, što je redak slučaj u astronomiji, ali da ih nije teško proširiti. On očekuje da posmatračka astronomija nađe stvarne sisteme u svemiru u kojima postoji neka od ovih familija rešenja. ”No, ne očekujemo da će se to desiti brzo”, kaže Šuvakov.

(Izvor: CPN)