Depuis près de 350 ans les physiciens se creusent la tête à essayer de résoudre l’épineux problème à trois corps de Newton, qui pose la problématique de savoir comment trois objets ou corps similaires voyageraient dans l’espace d’une manière conforme aux lois du mouvement et de la gravité.
Après plusieurs siècles de réflexion, des physiciens sont enfin parvenus à une solution statistique potentielle au fameux problème à trois corps.
L’épineux problème à trois corps de Newton
En 1687 Isaac Newton a établi les trois lois du mouvement, à savoir : que les objets restent dans un état d’inertie à moins d’être soumis à une force, que la relation entre l’accélération et la force appliquée est force égale à la masse multipliée par l’accélération (F = ma), et que pour chaque action il y a une réaction égale et opposée.
Des lois qui expliquent très bien la physique de base de l’Univers, mais qui coincent lorsqu’on essaie de les appliquer à la Terre, au Soleil et à la Lune – les trois corps d’origine. En fait, il est beaucoup plus difficile de suivre trois corps avec ces règles mathématiques. Après Newton, les scientifiques ont trouvé des solutions pour des cas particuliers, mais il s’est révélé difficile d’obtenir une formule générale au problème à trois corps. C’est comme essayer d’appliquer un modèle mathématique à l’effet papillon, simplement trop chaotique pour être suivi.
Les chercheurs à l’origine de la nouvelle étude décrivent le problème des trois corps comme “sans doute la plus ancienne question ouverte en astrophysique”, et bien qu’ils n’aient pas complètement résolu le problème, ils s’y sont beaucoup rapprochés en trouvant une formule statistique qui répond à cette question dans certains scénarios.
“Lorsque nous avons comparé nos prévisions à des modèles générés par ordinateur de leurs mouvements réels, nous avons trouvé un degré élevé de précision”, explique l’astrophysicien Nicholas Stone, de l’Université hébraïque de Jérusalem.
Une solution potentielle au problème à trois corps de Newton
Les chercheurs ont examiné quelques siècles de recherches antérieures qui proposent l’idée suivante : dans les systèmes instables et chaotiques à trois corps, l’un de ces corps finit éventuellement par être expulsé, laissant derrière lui une relation binaire stable entre les deux qui restent. La nouvelle solution permet aux scientifiques de comprendre comment les deux corps survivants vont se comporter dans une variété de nouveaux scénarios stables – et ce type de compréhension peut être crucial en astrophysique.
Dans leur recherche, publiée dans la revue Nature, les chercheurs ont appliqué une hypothèse de probabilité appelée théorie ergodique pour les guider vers leur solution. En effet, tout comme un système à trois corps, les processus ergodiques ont peu de rapport avec leur état d’origine, au fil du temps.
Bien que les chercheurs soulignent qu’ils n’ont pas trouvé de solution exacte et complète au problème à trois corps, ils ont développé une méthode statistique de travail qui couvre un grand nombre de ces événements de trois à deux corps. Ce qui peut être très utile pour aider les physiciens à visualiser des processus complexes.