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Haben Forscher endlich die Antwort auf die älteste offene Frage des Universums gefunden?

Das Dreikörperproblem von Isaac Newton gilt als eine der ältesten ungelösten Fragen des Universums. Mit einer neuen Methode wollen Forscher nun endlich Antworten liefern.
Das Dreikörperproblem von Isaac Newton gilt als eine der ältesten ungelösten Fragen des Universums. Mit einer neuen Methode wollen Forscher nun endlich Antworten liefern.
Foto: imago images / ITAR-TASS
Isaac Newtons Dreikörperproblem gilt als eine der ältesten Fragen der Astrophysik. Forscher wollen des Universums Rätsel nun endlich gelöst haben.

Nach mehr als 350 Jahren haben Physiker nun endlich eine statistische Antwort auf Isaac Newtons Dreikörperproblem gefunden. Die Frage nach diesem gilt als eines der ältesten ungelösten Rätsel unseres Universums. Es beschreibt das Problem, herauszufinden, wie sich drei verschiedene Objekte oder Körper bei einer Reise durch das All bewegen. Dabei müssen allerdings die Newtonschen Gesetze der Bewegung und Gravitation gewährleistet sein.

Isaac Newtons Dreikörperproblem: Das ewige Rätsel des Universums

Die Forscher beschreiben Isaac Newtons Dreikörperproblem als die "wahrscheinlich älteste offene Frage in der Astrophysik". Der Antwort auf diese sind sie aber nun näher als je zuvor, dank einer statistischen Formel, die in bestimmten Szenarien passend erscheint. Vereinfacht formuliert beschäftigt das Team aus internationalen Forschern folgende Frage: Wie bewegen sich drei Himmelsobjekte unter ihrer gegenseitigen gravitativen Anziehungskraft?

Ist die Antwort auf die Frage bei nur zwei zu untersuchenden Körpern dank der Gesetze von Isaac Newton noch leicht zu finden, stellt sie die Wissenschaftler der Hebräischen Universität von Jerusalem bei der bloßen Anzahl von drei Körpern vor riesige Probleme.

Einen besonderen Blick warfen die Wissenschaftler dabei auf die Forschungen der vergangenen Jahrhunderte, die sie zu der Idee brachten, dass in den instabilen, chaotischen Dreikörpersystemen in unserem Universum schließlich einer der Körper ausgestoßen wird. Dabei hinterlässt er eine stabile, binäre Beziehung zwischen den beiden verbliebenen. Diese Überlegungen veröffentlichten sie in einem Bericht, der im Nature Journal erschienen ist.

Noch immer keine hundertprozentige Lösung

Zwar weisen die Forscher darauf hin, damit noch keine exakte und umfassende Lösung für das Dreikörperproblem von Isaac Newton gefunden zu haben, zumindest aber eine Methode für die Erforschung der Frage. Diese könnte vor allem bei zukünftigen Forschungsvorhaben hilfreich sein, um komplizierte Prozesse besser zu visualisieren.

Faszination Universum und die Geheimnisse, die es für uns bereit hält
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"Als wir unsere Vorhersagen mit Computermodellen der tatsächlichen Bewegungen verglichen, fanden wir einen starken Grad an Übereinstimmung." sagt der Astrophysiker Nicholas Stone von der Hebrew University of Jerusalem.

Die drei Bewegungsgesetze, die von Isaac Newton bereits 1687 aufgestellt wurden, besagen Folgendes:

  • Objekte bleiben in einem Zustand der Trägheit, wenn sie nicht mit Kraft beaufschlagt werden.
  • Die Beziehung zwischen Beschleunigung und angewandter Kraft ist Kraft gleich Masse mal Beschleunigung (F = m x a).
  • Für jede Aktion gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion.

So weit, so genial. Allerdings traf Newton mit seinen eigenen Regeln schon damals auf das gleiche Dreikörperproblem, als er versuchte, sie auf die drei ursprünglichen Körper in unserem Universum anzuwenden – die Sonne, den Mond und natürlich die Erde.

Wie "Schmetterlingseffekt": Das Dreikörperproblem ist einfach zu chaotisch

Zwar fanden die Forscher eine Lösung für spezielle Fälle des Dreikörperproblems von Isaac Newton, allerdings ist es zu schwierig, eine exakte mathematische Schablone zu erreichnen.

Deshalb wandten die Forscher eine Wahrscheinlichkeitshypothese mit dem Namen Ergodizität an, die die Prinzipien von Durchschnittswerten nutzt, um herauszufinden, was in einem bestimmten System passieren theoretisch könnte. Die ergodischen Prozesse haben, ähnlich wie ein Dreikörpersystem, wenig mit ihrem Ursprungszustand zu tun.

Mithilfe dieser Methodik haben die Wissenschaftler nun immerhin ein neues Verständnis dafür, wie sich die verbliebenen Objekte eines Dreikörpersystems im Universum verhalten werden – ein möglicher Durchbruch in der Astrophysik.

Ob die Lösung des Dreikörperproblems gleichzeitig das winzige Detail ist, das Einstein in seiner Relativitätstheorie vergessen hat, erfährst du ebenfalls bei uns. Und: So wollen Forscher zumindest ein paar Erklärungen für das Mysterium Universum liefern.

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