Che cos’è il problema dei 3 corpi?

Che cos’è il problema dei 3 corpi su Netflix?

Che cos’è il problema dei 3 corpi? Arriva giovedì 21 marzo 2024 l’attesa serie sci-fi originale firmata da David Benioff e D.B. Weiss, co-creatori della serie tv di Game of Thrones, annunciata l’1 settembre 2020 dal colosso dello streaming.

L’ambizioso e costoso progetto è tratto dal primo libro della celebre trilogia di fantascienza “Memoria del passato della Terra” dell’acclamato autore cinese Liu Cixin, qui anche produttore e consulente che dichiara: “Nutro grande rispetto e fiducia nei confronti del team creativo che collabora per adattare Il problema dei tre corpi per il pubblico televisivo. Il mio obiettivo è quello di raccontare una storia che trascende il tempo e i confini tra nazioni, culture ed etnie, obbligandoci a considerare il destino dell’umanità come un bene comune. In quanto autore, sono onorato che questa nuova forma di fantascienza raccolga sempre più appassionati in tutto il mondo e non vedo l’ora che questa storia venga proposta ai fan nuovi ed esistenti su Netflix”.

Ma cosa significa il titolo di questa serie tv? E cos’è di preciso il problema dei tre corpi? Si tratta di una questione che esiste da sempre e che trova i suoi fondamenti proprio nelle leggi della fisica, specificamente in meccanica celeste che riguarda il movimento di tre corpi celesti sotto l’influenza gravitazionale reciproca. È un problema complesso perché non ha una soluzione analitica generale e può presentare comportamenti molto complessi e imprevedibili nel tempo.

Che cos’è il problema dei 3 corpi in fisica?

Per provare a comprendere il problema dei tre copri in fisica è prima necessario partire dalla legge di gravitazione universale, ovvero quell’equazione che descrive la forza con la quale due corpi nello spazio si attraggono, forza che aumenta con le loro masse e si riduce con il quadrato della loro distanza. Si tratta di un tema di cruciale importanza in ambito matematico e fisico portato avanti nel 1687 da Isaac Newton nei suoi Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. 

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Ma cosa succede quando sono tre i punti materiali che si muovo nello spazio? Qui la risposta si fa certamente più complicata. Qual è, infatti, l’equazione corretta per descriverne la gravità? Per anni il problema ossessionò gli esperti, fino a quando, nel 1892, matematico francese Henri Poincaré dimostrò che non vi era soluzione al problema. Il movimento dei tre corpi era imprevedibile.

Il titolo della serie Netflix si riferisce quindi alla risoluzione del complicato calcolo, date la posizione iniziale, la massa e la velocità, di tre corpi soggetti all’influsso della reciproca attrazione gravitazionale, e dell’evoluzione futura del sistema da essi costituito.

Proprio uno dei risultati più famosi del problema dei tre corpi è l’instabilità del sistema. In molte configurazioni, le orbite dei tre corpi possono essere instabili nel senso che piccole perturbazioni possono causare grandi cambiamenti nel comportamento del sistema nel tempo. Questo rende difficile la previsione a lungo termine del movimento dei corpi.

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Il problema dei tre corpi ha applicazioni in vari campi della fisica, tra cui l’astrofisica, la dinamica delle particelle e l’ingegneria spaziale. La sua complessità lo rende un argomento di interesse sia teorico che pratico per gli scienziati che studiano il moto dei corpi celesti nell’universo.

Soluzioni al problema dei tre corpi

Il problema dei tre corpi, pur essendo un problema classico in fisica, non ha una soluzione analitica generale. Tuttavia, ci sono diverse strategie e approcci utilizzati per analizzare e studiare questo tipo di sistema. Alcune delle principali soluzioni o metodologie utilizzate includono:

Metodo numerico: uno degli approcci più comuni per studiare il problema dei tre corpi è utilizzare metodi numerici per risolvere le equazioni differenziali che descrivono il moto dei corpi nel sistema. Questo può essere fatto attraverso l’uso di algoritmi computazionali, come ad esempio il metodo di Runge-Kutta, che consentono di approssimare le soluzioni numeriche alle equazioni del moto.

Integrazione numerica diretta: questo metodo coinvolge l’integrazione numerica diretta delle equazioni del moto usando tecniche numeriche come l’integrazione di Verlet o l’integrazione di Leapfrog. Questi metodi consentono di simulare il moto dei corpi nel tempo e di studiare il loro comportamento nel dettaglio.

Approcci approssimativi: in alcuni casi, è possibile sviluppare approcci approssimativi per risolvere il problema dei tre corpi. Questi possono includere tecniche come lo sviluppo perturbativo o l’analisi delle orbite in regimi particolari, come ad esempio orbite quasi-periodiche o orbite circolari.

Analisi di casi particolari: in altri casi, è possibile trovare soluzioni analitiche per casi particolari del problema dei tre corpi, ad esempio quando le masse dei corpi sono molto diverse o quando le orbite sono altamente simmetriche.

Metodi di riduzione della dimensione: Altri approcci ancora cercano di semplificare il problema dei tre corpi riducendo la sua dimensionalità. Ad esempio, è possibile ridurre il problema a un sistema a due corpi considerando una massa inerziale fittizia che rappresenta la combinazione di due corpi, riducendo così il problema a due corpi.

In generale, il problema dei tre corpi è molto complesso e può essere affrontato in diversi modi a seconda delle specifiche condizioni e delle domande di ricerca. Ogni metodo ha i suoi vantaggi e limitazioni, e la scelta del metodo dipende spesso dalla natura del sistema e dagli obiettivi dello studio.