加载中…
个人资料
  • 博客等级:
  • 博客积分:
  • 博客访问:
  • 关注人气:
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
正文 字体大小:

三体讨论之双星轨道

(2022-03-11 18:53:43)
分类: 生活日志
近来和一些老同学,主要是几个定居老美的同学,还有同学的同事之类,无意中聊起了“三体问题,三体轨道”,进而延伸到,“双星系统的行星轨道的形成规律”。蛮有意思的。

首先提起这个话题的,是一名“汗青,Davy”的同学。好名自然没有叫,那阵子,大家就管他的外号“汉J”。汉J后来在一所老美的三流大学,找到了一个终身铁饭碗。这类同学朋友还有几个:说是铁饭碗,其实工资收入并不高;不过也确实不怎么辛苦。以后,凡是有老同学老朋友,在老美落实了养老,再也不回老家的话,咱们恭喜的方式就是:哟!老兄你也当上汉J啦?!
相比之下,咱搞开发时候,还真比这些家伙,加班通宵要多得多。因为咱的工作环境,大多数是在西文圈子里,这些家伙们也反唇相讥:哟,你还是假洋鬼子呀?!没缘当上满大人呢!
大家伙的中学语文,其实都学得不错嘛。

满大人是另外一个同学圈子,风气完全不同。简单说,就是装逼,装得谨小慎微。哪怕也是在科教系统中混饭吃的大主,要他请吃饭,没啥推辞的。但是说出来的话,就是不搭界的。时间长了,咱在满大人的同志群里,总是归去来兮,反而是在汉J的群里,大家伙自在得多。不过汉J群里有一样不好,汉J们的嘴巴经常冒出不屑的冒犯。比如说这回讨论的起因,就是说起“独立思考”的问题,(近来为啥会扯到“独立思考”,原因多多,就不说鸟),Davy忽然抛出一句:“在大陆里的人,很多人都不会独立思考的,人云亦云”,——>>千万别正面反驳,不然这家伙会说马克吐温,跟你道歉:“郑重道歉!更正为:有些人是独立思考的,有些人真的有自已的观点”。文字游戏嘛!本身也是一种娱乐。这样就引出了,大陆的同学,抛出了刘慈恩。

另一位,也是在克莱顿大学,混上了教职的Stephen(林)插口,无意中激化了海内外矛盾。他说:“刘慈恩的三体,就是瞎扯蛋,半人马座阿尔法根本不是三体;三体轨道根本不存在,如果存在,就根本不可能有稳定的生物圈,……”,反正就是一系列的不可能。林的工作貌似是天体计算,给天文台提供最有价值的观察目标。收入不高,工作不重,老外也不去争的岗位。
虽然咱是同意林的观点,不过,情商过低的发言,总是会引起一圈子的鸡蛋西红柿的互掷。于是,把大家引进了三体轨道,为什么不可能的讨论。

首先要明白,所谓三体,或者说数学上的三体物体,实际上是一个“不可能性的求证”:三体轨道不存在收敛的唯一解;而不是说“三体轨道,不存在收敛于稳定的可能性”。
这个问题,对于我们来说,大家的物理学都有常识,其实不需要争论,几句话就得到了一致的结论:三体轨道即便存在,它的概率也非常低,以至于在银河系,可以忽略其存在的可能性。原因就在于:三体问题本身是一个二维模拟的命题,可以用phthon添加不同的条件,看到它近乎无限的演变可能;但是,它毕竟只是一个理想二维的引力问题,在三维的银河系中不可能存在。因此,它在现实物理中,实际上降维成一个简单得多的命题:如果不是三体之一,被引力弹弓抛出系统,就是三体之二,结合成更耦合的双星,再与第三星体,构成复合双星。

这就是半人马阿尔法轨道的形成。它介绍着一个规律:双星的耦合作用,或者“主星与所属行星之间的引力耦合”,远远超过“外界星体的间接作用”,这是理解星球轨道形成的关键。
意思就是,三体轨道不一定不存在,但是从概率意义上说,或者从“地球可能接触的周边宇宙”上说,它的存在几率,低得完全应该忽略。

刘慈恩先生,可能是震慑于三体轨道的复杂可能,(三体问题本身),错误理解了灾变理论(显然忽略了生物圈进化,对灾变承受,存在阈值),结合赫胥黎错解的进化论,即所谓“弱肉强食,黑色森林”的信念,形成了他创作《三体》的灵感。不过,这样就引出了一个收尾的,也是“开创新话题”的题目:双体星之间的行星轨道,有可能是三体描述的八字形,“转换主星”吗?——>>实际上,这才是刘慈恩在作品中,提到的三体问题。它与数学和物理上的三体命题,基本上不是一回事。对于这个问题,另一位朋友“Michael,陈"提到了关键:在于黄道面!

在邻近地球的天体中,这样的问题,要比“三体”广泛得多。比如十光年之内,就有天狼星和它的白矮伴星,更近的红矮星鲁坦AB,以及离地球接近距离的棕矮双星WISE-AB,etc。

“Michael,陈"的话很简单:为什么所有行星系,都存在一个黄道面ecliptic?它肯定不是先天形成的,而是后天引力弹弓作用过程后的结果。搞明白这个问题,行星轨道就可以模拟了。
答案是显而易见的,只是谁把它的细节,加以澄清而已:黄道面并不是演化中形成的,而是在复杂的引力弹弓游戏之后,幸存下来的,最后那一个平面。
教科书中,声称“黄道面的存在,是因为角动量守恒的作用”,显然是错误的,如果不是过于简化的话。尽管最后形成黄道面的那个引力平面组合,很可能受到银河外部引力的过滤作用。
于是,整个银河系,至少在地球这一个银翼,可以探测到的恒星黄道面,差不多是三维平行于银河本身的黄道面。这是题外话。

这一系列讨论,引起了近几天来,自已对这个问题的思考。如果抬高自已的话,可以说,就像波尔与爱恩斯坦关于量子的书信,或者是麦克思韦与福玻斯和汉密尔顿之间的讨论,引起了各自的思考。我其实是对于“一部新的科幻探险小说”而相关的科研兴趣。如果咱也混到了一家老美教职的铁饭碗,可以自由展开研究,不愁生活的话;下一步,可能就是自已像放电影一样,把大脑中的形态想清楚了;然后,写上程序,模拟整个过程,由此计算它的出现概率。再去查资料论文(一开始,就要查了),看看有没有相关研究,已经有可以引用的结论,从而落实自已课题的主攻点。有结果以后,发表到同行评价的网站。如果我计算出来的概率,与天文观察的同样概率,得到了后验证实,这个假设,就获得成功了。可能就能登上一流刊物。

对于一个双星系统来说,如果有一个子天体,它不是作为内行星的耦合,围绕着双星之一公转,就只能是围绕着双星的质心公转。它的轨道一定可以分解成,一个水平的向心矢量,和一个垂直的振荡分量。由于黄道面提供了引力的阻尼(理解了一个名词),终将抵消掉单独个体的振荡分量,并最终,将振荡分量转换成整个黄道面的谐振能量。这个能量有点讨厌,会导致星体的自转倾角的改变;如果地球没有月亮,提供耦合的角动量守恒,地球会出现强烈的纬度的振荡变化。这样,当一个围绕双星公转的子天体,它的垂直分量减少到黄道面的谐振水平时,它于黄道面水平的速度,就决定了它的未来轨道。如果不是加入到稳定的公转之中,就一定会被引力弹弓,抛出这个恒星系统。这就是最终“幸存下来的黄道面”。

可以肯定的是,如果存在一个围绕双星,并且转换着主星的行星,比如刘慈恩想像中的三体,它一定是围绕着阿尔法A与C这两颗黄矮星运行,并且它的轨道,一定在两星的内耦合轨道之外。查看一下阿尔法双星与天狼星双星的轨道,都是20au单位,那么它的近日点,一定在至少3Au之外。换言之,三体星如果存在,它会非常寒冷,大概如Calisto一样,是冰封的世界。

如是者就联想到,天狼星的日照条件,可能会好于阿尔法双星。它的三体星若有“跨星间轨道”,就可能有livable条件了。不过Davy又泼冷水:天狼星太年轻,不可能有成熟的生物圈。
这样的讨论,引发一系列,放电影般的空间想像。我自已甚至幻觉中,似乎看到了,围绕双心质心的轨道,如蝴蝶一般起舞(垂直分量);而垂直于太阳黄道面的公转,在引力阻尼的作用下,渐渐收敛于太阳表面,直到坠入太阳。(此处,有另一个家伙提醒到,收敛因子是递减的,结果可能迟于太阳本身的毁灭)。而双星系统的内外行星轨道,画出来,将是一个类似人类眼睛的形状。

这类天文物理的命题,它的研究,大部分就继续于,这类如同白日梦般的联想,求得灵感后,再付诸研究和计算的证实。
咱目前只是兴趣所及,自然,无须如此仔细。
记录下来,权作消闲耳。
信息竞赛学习群:217241975;探索“竞赛带动综合"

0

阅读 收藏 喜欢 打印举报/Report
  

新浪BLOG意见反馈留言板 欢迎批评指正

新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 产品答疑

新浪公司 版权所有