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拉格朗日点如何解决物理学最大的问题之一“三体”

时间:2023-08-11来源:网络作者:小白

  生活中没有很多保障,宇宙中就更少了。万物皆动;一切都很混乱。太阳系中的“生命”是不断运动的。但是有一些特殊的地方。它们就像是稳定的孤岛,是一个疲惫的旅行者可以休息、欣赏风景、完成一些科学研究的地方。它们是拉格朗日点,它们很主要。

  拉格朗日点的起源深陷于过去 400 年来数学家和物理学家面临的最困难的问题之一:三体问题。

拉格朗日点如何解决物理学最大的问题之一“三体”.jpg

  艾萨克牛顿的万有引力定律写起来非常简单。它只是一个可以用来预测从炮弹飞行到月球轨道速度的单一方程。事实上,任什么时候候你试图计算出两个物体的引力相互作用,数学都是超级简单的,很容易解决,也很容易写下来。写下解决方案后,您就可以根据需要预测这些物体在未来的行为。

  但是一旦你引入第三个身体,一切都会变得混乱。没有简单的解决方案可以预测三个对象将如何通过它们的相互引力相互作用。在现代,只有计算机可以处理原始数字来提供结果。然而,我们的祖先却迷失在无法解决的数学迷宫中。

  然而,一些超级天才发现了精心构建的情境,使他们能够解决三体问题。其中一位是莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler),这位瑞士博学家,他写的论文比其他几代数学家都多。1722 年,当其中一个物体基本上没有质量时,他找到了三体问题的一些狭隘解决方案。

  50 年后,意大利裔法国科学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日延续了欧拉的工作。而且由于欧拉已经有许多以他的名字命名的东西,帆叶网,后来的科学家们把全部功劳都归功于拉格朗日——因此有了“拉格朗日点”这个词。

三体问题.jpg

  欧拉和拉格朗日做了一些简化的假设。他们研究了三个物体通过重力相互作用的问题。但他们只关注物体轨道的二维图像,而忽视了其他运动。他们还假设其中一个物体相对于其他两个物体的质量如此之小,以至于它自身的引力可以忽视不计。

  有了这些假设,他们就能够写下三体问题的解决方案。在那个解决方案中,他们发现了五个特殊的地方,作用在第三个物体上的力抵消了。这些是拉格朗日点。

  前三个点——通常表示为 L1、L2 和 L3——位于连接两个较大质量的直线上。如果我们以日地系统为例,L1 位于地球轨道内,L2 位于地球轨道外,L3 位于太阳的另一侧。

  这三个点是作用在第三个物体上的力的位置——一颗卫星、一粒尘埃等等,只要它很小——就可以抵消。考虑 L1,它距离太阳约 930,000 英里(150 万公里)。通常,离太阳较近的物体的轨道速度会更快,但在这个精确的位置,地球的重力以正确的方式拉动物体,使 L1 保持相同的相对位置。

  L2 则相反。通常,那里的物体会有较慢的轨道,但同样,地球的重力将它向前拉,使其保持同步。L4 和 L5 在其轨道上位于地球的前后,与太阳和地球形成一个等边三角形。在那里,效果是一样的,太阳和地球的力量相互平衡。

一位匿名艺术家的艾萨克·牛顿爵士肖像画.jpg

  在五个拉格朗日点中,L1、L2 和 L3 是不稳定的。你可以把东西放在那里,从技术上讲,一切都是平衡的。但是最轻微的轻推就会把它送走——就像把铅笔放在它的尖端是一个平衡的系统,但不会持续很长时间。相比之下,L4 和 L5 是稳定的;那里的物体往往会长期停留。

  太阳系中的每一对大质量天体都有自己的一组拉格朗日点。所以日地对、地月系统、日木系统等有五个点。

  说到木星,它的 L4 和 L5 点非常稳定,以至于他们收集了自己的一组小行星,被称为特洛伊木马。这些小行星在其轨道上引导并跟随这颗气态巨行星数百万年。

  地球的 L4 和 L5 点有自己的小块岩石,但在宇宙飞行中,L1 和 L2 点更有趣。即使它们不稳定,它们也不是很不稳定,所以你不必努力让宇宙飞船靠近它们。

  L1 是观测太阳的好地方,因为您可以将相机放在航天器的一侧,将通讯设备放在另一侧,这样您就可以始终处于太阳和地球之间的直线上。这正是NASA和欧洲航天局放置太阳和日球层观测站的地方。

  L2 是观察太阳以外任何事物的好地方。再一次,轨道的对齐允许与地球的不间断通信,并且太阳始终处于提供太阳能的相同位置。詹姆斯韦伯宇宙望远镜最近抵达 L2 开始其科学观测。

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2023年阳历10月生肖属猪的运势

     属猪的朋友 命宫飞临太阳、天喜二大吉星 使得整体运势上扬 太阳具有热情洋溢的特质 充满了活力以及乐观开朗的心态 因为拥有温暖的能量 能够引起周遭的共鸣 自然吸引同志前行 迎接耀眼扬升的运势表现 而天喜星带来良好的外缘 自然获得大家的喜爱 不过十月份也有天空、晦气 会带来负面的气运。   神煞天空容易造成虚华不实 破坏太阳正面的形象 晦气则会产生混乱 让你失去方向感 劫煞则会带来突然的无力感 不过只要始终保持初心 像太阳一样的散播欢乐与热情 就能化解凶星的煞气 提升本月的运势表现。   通变星比肩坐七杀 则会削弱太阳带来的好运 是减分的组合 无制的七杀冲动鲁莽 行事不假思索 常会带来麻烦 而比肩支撑元神之力受到七杀克制 无法发挥效用 也使运势的表现向下修正 整体来说不如预期之好。   工作——属猪的朋友在太阳的影响下 积极进取有十足的行动力 乐在工作的态度 不但让自己的工作有所表现 还能感染整个职场 推动公司的士气与工作绩效 不过这个月在工作中 仍要小心天空星的捣乱 天空会让你好高骛远 重视外在的表现与包装以致工作不够踏实 带给他人不好观感 因此为了确保十月份上扬的工作运势 一步一脚印的踏实工作 反而是最好的策略。   通变星比肩坐七杀 对属猪的朋友而言 则是扣分的组合 七杀虽有领导魅力 也有追求成就的动力 但思虑不周的行动 容易引起麻烦 导致未受其利先受其害 降低太阳带来的运势 工作表现不如预期之佳。   财运——十月份则是好坏参半的月份 太阳本就带有财运 但需要异地发展 向外开拓新市场 才会有额外的报酬 通变星七杀 则让属猪的朋友因意外而失财。   健康——得到太阳的映照 属猪的朋友身体状况良好 不会有太大的问题。不过七杀带有血光 特别是对小朋友以及怀孕的准妈妈而言 更要谨慎留心 以免发生意外 本月还有天喜星降临 对于想要怀孕的朋友来说 更要好好把握 算好排卵期努力做人 能够提高本月中奖的机率。   人际关系——因为太阳与天喜的影响 属猪的朋友不但活力充沛热情洋溢 还喜欢接近人群 并获得大家的喜爱 能够自然地拓展人际关系。   感情——十月份单身的男生 虽然有良好的异性缘 还有贵人的助力 但自身却喜欢自由的生活 对感情没有追求 不过已婚的男生 则会展现对家庭的热爱 让婚姻生活更为美满和谐;至于单身的女生 本月有相当强旺的异性缘 还会遇到能力强大 令妳佩服的对象 但过于强势的行为 有时让人无法招架 只要妳能接受此这样类型的对象 就能有相当高的脱单机率 至于已婚的女生 会得到先生热情的宠爱 庭生活更为圆满。
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