Floriano Tori published this article in Het Nieuwsblad.
‘3 body problem’ is als een raket van start gegaan op Netflix. In één week tijd verzamelde de nieuwe serie van de makers van ‘Game of thrones’ al bijna 82 miljoen kijkuren. Tijd dus om de vraag te stellen: wat is nu precies dat ‘drielichamenprobleem’ waar de reeks over gaat?
Laten we voor de duidelijkheid beginnen met het ‘tweelichamenprobleem’. Dat is een vergelijking die ons in staat stelt om te bepalen waar twee hemellichamen die onderling zwaartekracht uitoefenen op elkaar – zoals onze zon en de aarde – zich op een gegeven moment in de toekomst zullen bevinden.
“Het volstaat om een willekeurige tijd in te geven in een formule om de exacte locatie van zowel de zon als de aarde op dat moment te weten te komen”, zegt Floriano Tori. Hij is een doctoraatsstudent aan de VUB wiens hoofdonderzoek draait rond het meegeven van fysicakennis aan AI-modellen zodat die natuurkundige problemen kunnen oplossen. Of toch gedeeltelijk.
"Chaotisch" systeem
Want het drielichamenprobleem kán niet opgelost worden, of toch niet met één overkoepelende vergelijking zoals bij het tweelichamenprobleem. “Zodra je één hemellichaam toevoegt aan het probleem, wordt alles veel gecompliceerder”, zegt Tori.
Neem bijvoorbeeld drie zonnen (zoals in de serie). “Die drie zonnen hebben elk een eigen massa en oefenen daardoor elk een zwaartekracht uit die ervoor zorgt dat ook de andere zonnen gaan bewegen. Omdat er daardoor ineens zoveel variabelen bijkomen, kunnen we – zelfs als we de zwaartekracht van alle zonnen en hun startposities kennen – niet met één vergelijking zeggen waar zon 1, 2 en 3 zich op een gegeven moment in de toekomst zullen bevinden. Daar komt nog bij dat zo’n systeem chaotisch is, net zoals ons weer bijvoorbeeld. Een klein verschil in de huidige weersomstandigheden vandaag zal voor grote verschillen zorgen voor het weer binnen een paar dagen, net zoals een klein verschil in de beginposities van de drie zonnen bij het drielichamenprobleem voor een groot verschil zal zorgen in hun posities in de toekomst.”
Wat wel mogelijk is: telkens met zeer kleine sprongetjes in de tijd laten berekenen waar de planeten zich dan zullen bevinden om vervolgens op basis van dat resultaat een nieuwe berekening te starten en zo naar een bepaald moment in de toekomst toe te werken. “Maar daarvoor moeten we momenteel echt elke stap nog zelf numerisch ingeven, in één keer voorspellen waar pakweg zon 1 zich over tien jaar zal bevinden, kunnen we niet.”
Al zijn er wel enkele zeer specifieke uitzonderingen, bijvoorbeeld als een van de drie zonnen een pak groter is dan de andere en dus veel meer zwaartekracht uitoefent dan de andere twee. “Het doel van mijn onderzoek is om artificiële intelligentie op zo’n manier te trainen zodat we de evolutie van dynamische systemen zoals het drielichamenprobleem automatisch kunnen laten berekenen. Het beter begrijpen van het drielichamenprobleem kan op termijn ook onze kennis van andere chaotische systemen zoals het voorspellen van het weer bevorderen.”