Die Wissenschaft hinter „3 Body Problem" - so kannst du auch mitreden

Was ist das Drei-Körper-Problem?

Es ist die mathematische Formulierung der Frage, wie sich drei Himmelskörper bewegen, deren Schwerkraft aufeinander wirkt. Die Gleichungen selbst sind recht einfach, sie bestehen aus Newtons Bewegungsgesetz für alle drei Körper.

Was heißt das?

Isaac Newton hat um 1660 erkannt, dass ein Körper, auf den eine Kraft wirkt, in Richtung dieser Kraft beschleunigt wird. Und er erkannte, dass die Anziehungskraft zwischen zwei Körpern proportional zu ihrer Masse und umgekehrt proportional zu ihrem Abstand ist.

Und was ist daran so kompliziert?

Die gegenseitige Wechselwirkung: Masse 1 „zieht" an Masse 2 und 3, Masse 2 an Masse 1 und 3 und Masse 3 an Masse 1 und 2. Zwei Massen, die dicht genug zusammenkommen, fallen gewissermaßen nur aufeinander zu, und kreisen dann um einen gemeinsamen Mittelpunkt. Das kann man analytisch lösen und mit einer Formel beschreiben. Bei drei Körpern stört immer eine Masse die Bahnen der anderen. Das System verhält sich „chaotisch".

Das heißt, es macht, was es will?

Nein. Auch ein chaotisches System verhält sich „deterministisch". Das heißt, wenn man die Anfangsbedingungen kennt, also den Ort und die Geschwindigkeit jeder Masse, kann man ausrechnen, wie sich das System weiterentwickelt. Allerdings hängt das Ergebnis der Berechnungen in chaotischen Systemen sehr stark von den Anfangsbedingungen ab.

Also ist Chaos nicht chaotisch?

Das kommt darauf an, wie man den Begriff versteht. Die Chaostheorie hat vor allem in den 1980er-Jahren untersucht, was chaotische Systeme, deren Verhalten stark von den Anfangsbedingungen abhängt, gemeinsam haben. Das sind, grob vereinfacht, oft dynamische Systeme (deren Zustand sich mit der Zeit verändert) mit nicht linearen Wechselwirkungen zwischen ihren einzelnen Komponenten. Ein wesentliches Ergebnis der Chaosforschung war, dass solche Systeme trotz aller Unvorhersagbarkeit bestimmte regelmäßige Verhaltensweisen zeigten - völlig unabhängig von der konkreten Physik. So weisen sie zum Beispiel im Phasenraum sogenannte seltsame Attraktoren auf, die wiederum fraktale Dimensionen aufweisen - aber hier wird es schon extrem mathematisch.

Man kann die Bahnen im Drei-Körper-Problem also doch berechnen?

Ja, aber man kann die Gleichungen nur numerisch lösen, nicht analytisch. Numerische Lösungen sind allerdings nie komplett exakt, weil sie aus Rechnungen mit konkreten, endlich langen Zahlen stammen. Es gibt also immer kleine Rundungsfehler. Was normalerweise nicht so schlimm ist - in chaotischen Systemen aber zu komplett falschen Lösungen führen kann.

Der Autor der Trisolaris-Trilogie, Cixin Liu, erklärte in einem Interview, dass ihn diese Diskrepanz schon lange fasziniert habe: Da gibt es ein System aus drei auf den ersten Blick nicht sonderlich komplizierten Gleichungen, die wir aber nicht lösen können. Wenn die Menschheit solch ein einfaches Problem nicht lösen könne, wie könne sie sich dann einbilden, die sehr viel komplexeren Probleme zu lösen, mit denen sie zu tun hat, fragte er.

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Gibt es Sternensysteme mit drei Sonnen und einem Planeten?

Ja, die gibt es. Das von uns rund 4,3 Lichtjahre entfernte System Alpha Centauri enthält mit Alpha Centauri A, Alpha Centauri B und dem von ihnen 0,2 Lichtjahre entfernten Stern Proxima Centauri drei Sterne und mindestens einen Planeten, ebenso wie das Sternsystem HD 131399, in dem ein großer Gasplanet zu finden ist. Bei den beiden genannten Beispielen sind die zwei Sonnen aber relativ dicht beieinander, deswegen sind sie recht stabil. Nur wenn wir ein System aus drei Körpern mit ähnlicher Masse haben, die relativ nah beieinander liegen, ist ihre Bewegung chaotisch.

Könnte es Leben in solch einem System geben?

Das ist nach allem, was wir wissen, sehr unwahrscheinlich. Allerdings treten auch sehr unwahrscheinliche Fälle ein - wenn man ein Experiment nur oft genug wiederholt. Über die Frage, auf wie vielen Planeten im Universum es prinzipiell Leben geben könnte, herrscht in der Wissenschaft allerdings keine Einigkeit. Es gibt zwar eine Formel zur Abschätzung dieser Zahl - die sogenannte Drake-Formel. Die einzelnen Faktoren in dieser Formel können aber ebenfalls nur grob geschätzt werden.

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