Życie pod trzema słońcami: prawdziwa fizyka kryjąca się za problemem trzech ciał Netflixa

Zakładam, że do tej pory przebrnęliśmy przez wszystkie osiem odcinków Netflixowej adaptacji „ Problemu 3 ciał ” Liu Cixina (i mówiąc „my”, mam na myśli maniaków science-fiction). Seria jest przepełniona nauką – w większości przesadzoną – ale opiera się na mechanice kwantowej i astrofizyce.

Spektakl łączy twardą science fiction z elementami dzikiej fantastyki, eksplorując teorie naukowe i rozwijając koncepcje z fizyki teoretycznej, które nie zostały ani udowodnione, ani obalone. Matt Kenzie, profesor fizyki na Uniwersytecie w Cambridge, był doradcą naukowym przy serialu Netflix. W swojej roli Kenzie starał się jak najlepiej zadowolić widzów, którzy być może dwukrotnie sprawdzają obliczenia stojące za sygnałem odbitym od Jowisza, a także tych, którzy nie są świadomi naukowych wyjaśnień fabuły ani nimi nie są zainteresowani.

„Próbowaliśmy omówić sposoby usprawnienia nauki i chcemy sprawdzić, czy nie przedstawiamy na ekranie czegoś, co wydaje się niemożliwe lub niewykonalne w świetle praw fizyki” – Kenzie powiedział Gizmodo. „Więc wiele z tych rzeczy próbowałem znaleźć własne wyjaśnienie, jak to się może zdarzyć lub jak to się może zdarzyć”.

Na czym polega problem 3 ciał?

Główna idea spektaklu opiera się na znanym problemie fizycznym, który odnosi się do dowolnego układu składającego się z trzech ciał, z których wszystkie wywierają na siebie znaczną siłę grawitacji, co powoduje ostatecznie załamanie się układu. W planetologii orbity trzech ciał niebieskich mogą być chaotyczne, co sprawia, że ​​dokładne przewidzenie ich przyszłych pozycji i ruchów jest prawie niemożliwe.

Według NASA szacuje się, że około 10 procent wszystkich układów gwiezdnych składa się z trzech gwiazd . Kiedy dwa obiekty o podobnej masie, np. dwie gwiazdy, krążą wokół siebie, łatwiej jest przewidzieć ich obrót, ponieważ tworzą one stabilną orbitę wokół wspólnego środka grawitacji. Jednak obecność trzeciego obiektu psuje sytuację. Trzy gwiazdy zaczynają zachowywać się dziwnie, wchodząc w interakcję ze sobą w nieprzewidywalny sposób.

W przypadku planety, która utknęła w niefortunnym układzie gwiazd, może wędrować w polu grawitacyjnym pomiędzy trzema gwiazdami, zamiast krążyć wokół jednej gwiazdy, co skutkowałoby ekstremalnymi warunkami podczas odbijania się pomiędzy różnymi gwiazdami. W innych przypadkach, np. w układzie trójgwiazdowym obejmującym bliską parę układów podwójnych i trzeci obiekt dalej, planety również będą borykać się z niestabilnymi warunkami. Na planety te mogą oddziaływać mniej chaotyczne, ale wciąż znaczące siły grawitacyjne ze względu na stale zmieniające się odległości między gwiazdami.

Jak wygląda układ potrójny?

W serialu pechowa obca cywilizacja zamieszkuje planetę w układzie trójsłonecznym, która przypomina Alfa Centauri — najbliższy Ziemi układ gwiezdny, położony 4,37 lat świetlnych od nas i również składający się z trzech gwiazd. Alfa Centauri A i B tworzą układ podwójny, krążąc blisko siebie w cyklu trwającym około 80 lat. Proxima Centauri, położona znacznie dalej od tej pary centralnej, zawiera aż pięć planet, w tym planetę skalistą w swojej strefie zamieszkiwalnej . „Program zakłada, że ​​rozwinęła się tam forma życia, i wykorzystuje ten układ gwiezdny jako zastępczy, ponieważ znajduje się on w odległości mniej więcej tej samej liczby lat świetlnych” – powiedziała Kenzie.

W 2021 roku astronomowie potwierdzili istnienie planety utkniętej w układzie trzech gwiazd położonym 1800 lat świetlnych od Ziemi. Planeta, gazowy olbrzym podobny do Neptuna, okrąża swoją gwiazdę macierzystą raz na pięć dni w bliskiej odległości. Jej gwiazda macierzysta, KOI-5A, okrąża pobliską gwiazdę KOI-5B raz na 30 lat, podczas gdy bardziej odległa gwiazda, KOI-5C, okrąża tę parę raz na 400 lat.

W 2016 roku zespół badawczy przedstawił dowody na istnienie stabilnego układu trzech gwiazd, w którym znajduje się planeta. Artykuł ostatecznie wycofano , ponieważ obiekt początkowo zidentyfikowany jako planeta okazał się szybko poruszającą się gwiazdą tła.

Na swojej fikcyjnej orbicie wśród trzech gwiazd planeta San-Ti przechodzi okresy chaosu i stabilności. Obcy świat znajduje się w stabilnej epoce, kiedy krąży wokół jednego słońca, ale wkracza w erę chaosu, gdy siła grawitacyjna innego słońca wyrywa go i planeta zaczyna wędrować w polu grawitacyjnym pomiędzy trzema gwiazdami. W erze chaosu warunki życia na planecie San-Ti stają się trudne do zniesienia, a ekstremalne temperatury wahają się od zbyt wysokich do zbyt niskich, aby życie mogło się rozwijać.

Czy na planecie San-Ti może istnieć życie?

Gdyby żyli tam ludzie, mielibyśmy naprawdę trudności z przystosowaniem się do chaotycznych i stabilnych epok, które panują na fikcyjnej planecie w serialu. Jest mało prawdopodobne, aby życie podobne do Ziemi mogło rozwinąć odporność potrzebną do przetrwania nocnego skoku temperatury o 200 stopni. Dodatkowo zdolność do „odwodnienia” i skurczenia całego ciała, a następnie „nawodnienia” i ożywienia poprzez zanurzenie się w wodzie, gdy planeta ostygnie, wydaje się wysoce nieprawdopodobna.

„Z ewolucyjnego punktu widzenia oznaczałoby to po prostu zniszczenie gatunku, który się rozwinął” – stwierdziła Kenzie. „Wygląda jednak na to, że w serialu występuje gatunek, który w jakiś sposób rozwinął na to odporność i był w stanie ewoluować”.

Teoretycznie chaotyczna orbita stworzyłaby atmosferę nieodpowiednią do rozwoju złożonych organizmów. Ale z drugiej strony patrzymy na życie na innych planetach przez ziemską soczewkę i być może nie wszystkie formy życia we wszechświecie opierają się na węglu lub że żywe organizmy mogły rozwinąć się fizycznie i biologicznie inaczej niż na naszej rodzimej planecie. To powiedziawszy, niesporczaki na Ziemi wyewoluowały szereg tolerancji i podobnie jak mieszkańcy San-Ti mogą przetrwać długotrwałe okresy odwodnienia.

Powiązany artykuł: Niesamowity sposób, w jaki niesporczaki przeżywają całkowite odwodnienie

Ogólnie rzecz biorąc, naukowcy są zgodni co do tego, że aby jakakolwiek forma życia mogła istnieć na innej planecie, potrzebowałaby wody na jej powierzchni. Aby planeta mogła mieć wodę, musi okrążać swoją gwiazdę macierzystą w strefie nadającej się do zamieszkania, zwanej także strefą Złotowłosej, gdzie nie jest ani za gorąco, ani za zimno, aby życie mogło się rozwijać. W układach trzygwiazdkowych samo istnienie planety jest już wystarczająco rzadkie, a okrążenie swojej gwiazdy w strefie zamieszkiwalnej jest jeszcze większym wyzwaniem dla tej planety.

Serial nie zaprząta sobie jednak głowy szczegółami. Zamiast tego tworzy sprytny sposób na ominięcie myślenia o tym, jak wyglądałaby obca cywilizacja w układzie potrójnym. Obcy w serialu są oglądani przez gogle wirtualnej rzeczywistości i wyglądają jak my w grze, ale ich prawdziwa postać nigdy nie zostaje ujawniona. „Pozwala to na pewną swobodę twórczą, ponieważ w rzeczywistości nie trzeba przedstawiać planety taką, jaka jest” – powiedziała Kenzie.

Dla fizyka cząstek elementarnych, takiego jak Kenzie, wyobrażanie sobie życia na innej planecie było zabawą, ale, jak powiedział, nie rezygnuje ze swojej codziennej pracy. „Zwykle nie zamartwiam się zbytnio i nie wyobrażam sobie, jak wyglądają inne obce gatunki, ale w pewnym sensie zadowalam się faktem, że musi tam być” – powiedziała Kenzie.

Więcej: Jak kolor fioletowy może doprowadzić nas do obcego życia