¿Qué es el Problema de los 3 Cuerpos y por qué no tiene solución?

La nueva serie de ciencia ficción de Netflix, The 3-Body Problem, lleva el título de uno de los mayores desafíos de la física. Pero, después de todo, ¿a qué se debe este problema? ¿Es realmente difícil para los científicos de hoy? De hecho, lleva siglos sin resolverse y es posible que nunca se resuelva, lo que ha generado un interés renovado a raíz del anuncio de la adaptación de la famosa trilogía literaria «el problema de los tres cuerpos Netflix».

El problema de los tres cuerpos es una «espinita clavada» muy familiar para los físicos desde la época de Isaac Newton. Fue el propio matemático inglés quien, en 1687, intentó descubrir si podía haber estabilidad a largo plazo en un sistema formado por tres objetos masivos, como la Tierra, la Luna y el Sol.

¿Qué es el problema de los 3 cuerpos?

En la mecánica clásica, que tiene como punto de partida las leyes matemáticas formuladas por Newton, es fácil describir las órbitas de dos cuerpos mediante ecuaciones. No importa las condiciones iniciales de los objetos, se encuentran resultados con sus posiciones en cualquier momento.

Este tipo de cálculo se conoce como problema de los dos cuerpos y puede resolverse con relativa precisión. Gracias al trabajo de Newton, los astrónomos pueden predecir el movimiento de dos fuentes gravitacionales, como una estrella y un planeta, siempre que se consideren un sistema cerrado (sin interferencias de otros objetos).

Resolver el problema de los 2 cuerpos significa que todos los casos se pueden resolver. En otras palabras, la misma solución funciona en cualquier sistema de dos objetos, sean cuales sean. Por tanto, no es difícil determinar, por ejemplo, la órbita de la Luna alrededor de la Tierra.

El problema es que el universo no es tan simple y hay otros objetos que influyen tanto en la órbita de la Tierra como en la de la Luna. La mera adición de un tercer cuerpo sume todo el sistema en el caos y los cálculos se vuelven casi imposibles, incluso para los superordenadores. Simplemente no hay una solución para esto.

En la práctica, el movimiento de cada cuerpo depende de los otros dos, lo que resulta en un cambio constante en el centro de masa del sistema. Por ejemplo, el centro de masa del sistema Sol-Tierra-Luna se encuentra casi en la misma posición que el Sol, pero la estrella misma oscila alrededor de este centro debido a la influencia de la masa de otros cuerpos.

Toda esta “danza cósmica” hace que el propio centro de masa cambie un poco su ubicación de vez en cuando, de forma impredecible y aparentemente aleatoria (según los estándares humanos). Por tanto, no podemos medir las condiciones iniciales de este sistema con total precisión, por lo que la incertidumbre aumenta a medida que avanza el tiempo.

Un problema sin resolver

Sabemos que los astrónomos conocen las órbitas de los planetas, asteroides, lunas y estrellas lo suficientemente bien como para predecir sus posiciones a intervalos de miles de años, en el pasado o en el futuro. Entonces, ¿por qué se considera que el problema de los tres cuerpos no está resuelto?

En primer lugar, una solución al problema significaría para los físicos:

• Encuentre una ecuación, o un conjunto de ecuaciones, que funcione para todos los sistemas cerrados de tres cuerpos;
• Ser capaz de predecir la posición de cada cuerpo en cualquier momento;
• Función para todas las configuraciones iniciales posibles de los tres cuerpos;
• Utilice una cantidad finita de operaciones matemáticas (suma, división, multiplicación, etc.).

Cuando los científicos dicen que el problema de los 3 cuerpos no tiene solución, quieren decir que las ecuaciones encontradas hasta la fecha no cumplen con los requisitos anteriores.

Lo que hacen los físicos es buscar aproximaciones, con métodos que implican simulaciones mediante supercomputadoras con gran poder de procesamiento. Estas soluciones aproximadas se pueden calcular asignando un valor numérico a cada tiempo

La relevancia del problema de los tres cuerpos ha trascendido la comunidad científica y ha captado la atención del público general, en gran medida, gracias a la popularidad de la trilogía escrita por Liu Cixin y, más recientemente, por la esperada adaptación de «3 body problem Netflix». La complejidad del problema y su impacto en la comprensión de la dinámica cósmica se han convertido en una fuente de fascinación no solo para los físicos y matemáticos, sino también para los entusiastas de la ciencia ficción y el gran público que disfruta explorar los misterios del universo a través de la pantalla.

En conclusión, mientras que el problema de los tres cuerpos continúa desafiando a los científicos, su representación en la cultura popular y los medios, como la serie de Netflix, promete llevar este intrigante enigma cósmico a una audiencia mucho más amplia, posiblemente inspirando a las futuras generaciones a encontrar una solución o, al menos, a disfrutar del viaje a través de las complejidades del espacio-tiempo.