天文
突破：预测三体混沌行为的新方法
一项新研究利用基于通量的统计理论，成功预测非层次三体系统的混沌行为，有望为天体物理、分子动力学等领域带来更精准高效的分析方法。
该研究发表在《天体力学与动力学天文学》杂志上。希伯来大学物理研究所的 Barak Kol 教授领导的研究团队，验证了一种理解非层次三体系统动力学的新方法。这项基于通量的统计理论在预测混沌行为方面展现了惊人的准确性，为简化计算和更深入理解复杂系统铺平了道路。
这项研究旨在验证一个关于三体系统行为的理论，即混沌行为可以用一个涉及混沌发射函数和渐近通量(已知函数)的公式来预测。为了测量混沌发射函数，研究人员进行了模拟，追踪了数百万个散射事件，以区分规则散射和混沌散射。
这个过程产生了一个三元吸收函数，为检验该理论对混沌行为的预测提供了基础。结果与实际分布紧密相关，证实了该理论的有效性，并提出了一种更有效的方法来计算这些系统中的混沌行为分布。
传统上，三体系统的混沌行为一直是物理学家分析和预测的一大难题。然而，基于通量的统计理论提供了一种新颖的方法，可以简化这个复杂的问题。
该理论的核心在于预测混沌行为分布可以用混沌发射函数乘以渐近通量(已知函数)来表示。这个创新概念为更有效的计算和更清晰地理解混沌动力学打开了大门。
为了验证该理论，研究团队进行了大量模拟，通过数百万个散射事件仔细测量混沌发射函数(或吸收函数)。通过关注事件，直到可以区分规则散射和混沌散射，他们能够得出三元吸收函数。
利用这些新发现的数据，研究团队成功计算了基于通量的预测，该预测涵盖了二元结合能和角动量的混沌行为分布。令人惊讶的是，结果显示与测量分布高度一致，详细证实了基于通量理论的准确性和有效性。
Kol 教授说：“三体问题是物理领域最古老、最棘手的难题之一。2021 年，我撰写了一篇文章，提出了一种新的理论，旨在提供一种统计解决方案。这种方法挑战了之前理论的基本假设，引入了相空间中的通量概念，并获得了基于通量的统计理论的称号。”
“在这项合作研究中，我们通过一系列广泛的计算机模拟，严格审查和质疑基于通量的统计理论。验证过程显示了在整个二维变量空间中令人印象深刻的 6% 准确率。这项详尽的研究表明，基于通量的理论是解开这个复杂系统的最精确的统计框架。事实上，它标志着我们在理解三体问题方面迈出了重要的一步。”
最近发表的文章是五篇文章的顶点。其中，之前的文章提出了新的变量来减少问题的表述。在这些变量中，描述三个物体位置的九个变量被替换为一个由三个管道接头形状的三维空间所取代。这个空间描述了由三个物体定义的三角形的几何形状，因此被称为几何空间。
它应该由由三个物体定义的瞬时位置的旋转运动来补充。几何空间中的运动用类似电的力来描述，它描述了牛顿引力，以及类似磁的力来描述旋转框架中的科里奥利力。
总之，这类研究获得的基础知识，可以对涉及复杂动态系统的领域产生广泛的影响，从天文学到材料科学等。