Solución al escurridizo ‘Problema de los tres cuerpos’ de Newton

Científicos resuelven un enigma de la Física planteado hace 350 años por el científico británico

Un equipo internacional ha dado un gran paso adelante para resolver el ‘Problema de los tres cuerpos’, un enigma de la Física planteado hace 350 años por Isaac Newton.

Cuando el renombrado científico británico del siglo XVII describió las leyes del movimiento, afirmó: “Para cada acción, hay una reacción igual y opuesta”. Estas leyes sentaron las bases para comprender nuestro sistema solar y, en términos más generales, para comprender la relación entre un cuerpo de masa y las fuerzas que actúan sobre él. Sin embargo, el trabajo innovador de Newton también creó un rompecabezas que ha desconcertado a los científicos durante siglos: el Problema de los tres cuerpos.

Después de usar las leyes del movimiento para describir cómo el planeta Tierra orbita alrededor del sol, Newton asumió que estas leyes nos ayudarían a calcular lo que sucedería si se añadiera a la mezcla un tercer cuerpo celeste, como la luna. Sin embargo, en realidad, las ecuaciones de tres cuerpos se volvieron mucho más difíciles de resolver.

Cuando dos (o tres cuerpos de diferentes tamaños y distancias) orbitan un punto central, es fácil calcular sus movimientos usando las leyes de movimiento de Newton. Sin embargo, si los tres objetos tienen un tamaño y una distancia comparables desde el punto central, se desarrolla una lucha de poder y todo el sistema se ve sumido en el caos. Cuando ocurre el caos, se vuelve imposible rastrear los movimientos de los cuerpos usando las matemáticas regulares.

Ahora, un equipo de científicos dirigido por el astrofísico Nicholas Stone en el Instituto de Física Racah de la Universidad Hebrea de Jerusalén, publican en ‘Nature’ un gran paso adelante para resolver este enigma. Stone y el profesor Nathan Leigh de la Universidad de Concepción de Chile se basaron en los descubrimientos de los últimos dos siglos, a saber, que los sistemas inestables de tres cuerpos eventualmente expulsarán a uno de los tres y formarán una relación binaria estable entre los dos cuerpos restantes. Esta relación fue el foco de su estudio.

En lugar de aceptar el comportamiento caótico de los sistemas como un obstáculo, los investigadores utilizaron las matemáticas tradicionales para predecir los movimientos de los planetas. “Cuando comparamos nuestras predicciones con los modelos generados por computadora de sus movimientos reales, encontramos un alto grado de precisión”, declara Stone.

Si bien los investigadores enfatizan que sus hallazgos no representan una solución exacta al Problema de los tres cuerpos, las soluciones estadísticas siguen siendo extremadamente útiles ya que permiten a los físicos visualizar procesos complicados.

“Tome tres agujeros negros que orbitan entre sí. Sus órbitas necesariamente se volverán inestables e incluso después de que uno de ellos sea expulsado, todavía estamos muy interesados en la relación entre los agujeros negros sobrevivientes”, explicó Stone. Esta capacidad de predecir nuevas órbitas es fundamental para nuestra comprensión de cómo estos --y cualquier sobreviviente con problemas de tres cuerpos-- se comportará en una situación nuevamente estable. Ep