Ils découvrent que l’énigme du problème des trois corps n’est peut-être pas aussi chaotique qu’on le pensait.

Depuis qu’Isaac Newton a posé les bases de la gravité, Le problème des trois corps a suscité l’intérêt des mathématiciens et des physiciens en raison de sa complexité.. Dans ce carrefour classique, trois objets s’influencent mutuellement dans une danse gravitationnelle qui, lorsqu’un troisième participant s’ajoute, génère des résultats chaotiques et, en principe, imprévisibles.

La fascination pour ce mystère est si profonde qu’elle a même inspiré la récente série Netflix, Le problème des trois corpsd’après le roman du même nom de Liu Cixin. La série explore, entre autres sujets, la dynamique chaotique entre trois étoiles en orbite l’une autour de l’autre, incarnant ainsi ce problème si difficile à résoudre.

Cependant, Alessandro Alberto Tranichercheur à l’Université de Copenhague, a franchi une étape révélatrice dans la compréhension de cette énigme ancienne. Trani, qui dirige des études à l’Institut Niels Bohr, a découvert grâce à des simulations informatiques que, dans certaines conditions initiales, les interactions entre trois corps ne sont pas complètement chaotiques.

Au lieu d’un chaos absolu, l’équipe de Trani a observé des « îlots de régularité », où l’un des corps est éjecté de l’interaction tandis que les deux autres établissent un schéma stable.

Ces « îles » sont des zones où le comportement du système suit un modèle prévisible, en fonction de facteurs initiaux tels que la position et la vitesse des corps au moment de leur rencontre.

Logiciel tsunami

Pour tester cette hypothèse, Trani a développé son propre logiciel appelé Tsunami, conçu pour calculer les mouvements des corps célestes selon des lois connues, comme la gravité de Newton et la relativité générale d’Einstein. Grâce à ce programme, généré des millions de simulations avec des paramètres spécifiques: les positions initiales de deux des corps sur leur orbite mutuelle et l’angle d’arrivée du troisième variaient par incréments de 90 degrés. Ainsi, chaque simulation a exploré différentes combinaisons et cartographié les résultats possibles.

De ce vaste réseau de résultats, une mosaïque visuelle a émergé où chaque couleur représentait le corps qui a finalement été expulsé du système après l’interaction de trois corps. Il est intéressant de noter que ce modèle de couleur révélait des zones définies et ordonnées, où le corps éjecté était prévisible. « Si le problème des trois corps était purement chaotique, nous verrions une mosaïque confuse et non identifiable, sans aucun ordre. Mais au lieu de cela, on observe des îlots de régularitéoù le système se comporte de manière uniforme et les résultats sont cohérents », a expliqué Trani.

Au-delà de la physique

La pertinence de cette découverte dépasse l’intérêt mathématique. Les rencontres à trois corps sont fréquentes dans le cosmos, et une meilleure compréhension de ces interactions est cruciale pour les modèles astrophysiques avancés. Selon Trani, L’étude de ces modèles pourrait avoir des applications dans l’analyse des ondes gravitationnelles et dans la dynamique des systèmes de trous noirs..

De plus, cette découverte ouvre non seulement des portes à la théorie physique, mais pose également de nouveaux défis dans le calcul des probabilités. Selon Trani, les régularités au milieu du chaos rendent les calculs statistiques difficilesqui fonctionnait jusqu’à présent sous l’hypothèse d’une interaction complètement chaotique. “L’introduction de ces îlots de régularité fausse les statistiques, ce qui implique la nécessité de fusionner les calculs statistiques avec des méthodes numériques de haute précision pour les domaines où le système se comporte de manière prévisible.”

Si cette découverte représente une avancée notable, elle oblige également les scientifiques à repenser leurs méthodes. Trani réfléchit à ce dilemme en déclarant que « dans un sens, ces résultats nous ramènent à la case départ, mais ils nous donnent également l’espoir d’une compréhension plus profonde à l’avenir ».