Newton'ın Başını Ağrıtan, Netflix'in Fenomen Yaptığı: '3 Cisim Problemi' Nedir?

Gökyüzüne baktığınızda her şeyin muazzam bir düzen içinde, saat gibi işlediğini düşünürsünüz. Dünya Güneş'in etrafında döner, Ay Dünya'nın... Ancak bu düzenin içine üçüncü bir oyuncu girdiğinde, kozmik dans bir anda kaotik bir savaşa dönüşür. Yüzyıllardır fizikçilerin uykularını kaçıran, Isaac Newton'ın bile 'başımı ağrıtan tek konu' dediği ve son dönemde popüler bir diziyle gündeme oturan bu fenomenin adı: 3 Cisim Problemi.

Bilim kurgu severlerin Cixin Liu'nun romanıyla veya Netflix uyarlamasıyla tanıdığı bu kavram, aslında kurgu değil; gök mekaniğinin en eski ve en çözümsüz matematiksel çıkmazlarından biridir.

İki Kişilik Aşk, Üç Kişilik Kaos

Evrendeki hareketi anlamak için önce temele inmek gerekir. İki gök cismi (örneğin Dünya ve Güneş) arasındaki ilişkiyi hesaplamak, fizikte 'İki Cisim Problemi' olarak bilinir ve çözümü son derece basittir. Newton'ın yasaları sayesinde, bu iki cismin kütle çekiminin etkisiyle birbirleri etrafında nasıl döneceğini, 1000 yıl sonra nerede olacaklarını milimetrik olarak hesaplayabiliriz. Bu, öngörülebilir, düzenli ve periyodik bir danstır.

Ancak denkleme kütlesi olan üçüncü bir cisim eklendiğinde (örneğin Güneş, Dünya ve Ay), işler tamamen değişir. Her cisim, diğer ikisini çeker ve bu çekim sürekli değişen karmaşık bir kuvvet ağı yaratır. Ortaya çıkan hareket artık düzenli değil, kaotiktir.

Kelebek Etkisi ve Öngörülemezlik

3 Cisim Problemi'nin en ürkütücü yanı, belirlenemez oluşudur. Matematikçiler, bu üç cismin gelecekteki konumlarını kesin bir formülle hesaplamanın imkansız olduğunu (özel durumlar hariç) kanıtlamıştır.

Bunun nedeni, sistemin başlangıç koşullarına aşırı duyarlı olmasıdır. Başlangıçtaki milimetrik bir hata veya bir cismin konumundaki atomik bir kayma, zamanla devasa farklara yol açar. Bu durum, Kaos Teorisi'ndeki 'Kelebek Etkisi'nin uzaydaki en net örneğidir. Üç yıldızın birbirinin etrafında döndüğü bir sistemde, yıldızlardan biri her an yörüngeden fırlayıp uzayın derinliklerine savrulabilir veya diğerine çarpabilir; ancak bunun ne zaman olacağını kimse bilemez.

Alpha Centauri: Komşumuzdaki Tehlike

Bu problem sadece kağıt üzerinde kalmaz; evrenin kendisinde de yaşanır. Bize en yakın yıldız sistemi olan Alpha Centauri, aslında üçlü bir yıldız sistemidir (Alpha Centauri A, B ve Proxima Centauri).

Dizide ve kitapta işlenen senaryo da tam olarak buraya dayanır: Üç güneşli bir sistemde yaşayan bir gezegen, kaotik çağlar ve dengeli çağlar arasında savrulur. Gezegen bazen güneşlerden birine çok yaklaşıp yanar, bazen uzaklaşıp donar. Bu istikrarsızlık, orada gelişen bir medeniyetin sürekli yok olmasına ve yeniden kurulmasına neden olur.

Çözüm Var mı?

Bilim insanları, 300 yıldır bu probleme 'genel' bir çözüm bulamadı ve muhtemelen asla bulamayacak. Ancak modern süper bilgisayarlar ve yapay zeka sayesinde, belirli zaman aralıkları için çok yakın tahminler (simülasyonlar) yapılabiliyor. Yine de evren, Newton'ın o kusursuz saatine çomak sokan bu üçüncü cisimle, bize her zaman kontrol edemediğimiz bir kaosun var olduğunu hatırlatmaya devam ediyor.