Three Body Problem

Mengungkap Misteri "Masalah Tiga Benda Newton": Tantangan Matematika dalam Tata Surya.

Netflix baru saja merilis serial science fiction Three Body Problem. Film yang diangkat dari buku karangan Liu Cixin ini mengungkap beberapa konsep mekanika kuantum dan astrofisika yang cukup rumit.

Dalam sistem dengan dua benda yang mengerahkan gaya gravitasi satu sama lain, baik itu partikel atau bintang dan planet, dapat diprediksi. Para ilmuwan telah mampu memecahkan masalah dua benda ini dan memprediksi orbit benda sejak zaman Isaac Newton. 

Namun begitu ada pihak ketiga yang bergabung, seluruh sistem menjadi kacau balau. Dalam Three Body Problem adalah jika terdapat tiga benda yang saling tertarik berdasarkan hukum gravitasi Newton, maka tidak ada solusi umum bentuk tertutup untuk situasi tersebut.

Dalam dunia astronomi dan fisika, Three Body Problem atau "Masalah Tiga Benda" merupakan salah satu tantangan matematika yang menarik dan kompleks. Konsep ini pertama kali diajukan oleh ilmuwan terkenal Sir Isaac Newton pada abad ke-17. Mari kita telusuri lebih dalam tentang fenomena ini yang telah memikat pikiran para ilmuwan selama berabad-abad.

Apa itu "Three Body Problem"?.

"Three Body Problem" adalah masalah matematika yang muncul saat kita mencoba untuk memprediksi gerakan tiga benda bermassa yang saling berinteraksi melalui gaya gravitasi. Dalam kasus ini, ketiga benda tersebut tidak memiliki massa yang dapat diabaikan, sehingga gaya gravitasi antara mereka harus dipertimbangkan secara penuh.

Dalam beberapa kasus, three-body problem dapat digunakan untuk  menggambarkan gerak objek kecil dalam bidang gravitasi Matahari dan  planet atau dalam bidang planet dan satelit. Pada titik tertentu akan ditemukan  suatu posisi kesetimbangan gravitasi.

Teori ini ditulis oleh Newton dalam buku pertamanya. Newton secara umum menuliskan teori gravitasi dalam “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” yang terdiri dari tiga buah buku, dimana buku pertama berisikan: gerak tanpa medium hambat, kalkulus infinitesimal, hukum kedua Kepler, gerak melingkar, gerak mengorbit, hukum kuadrat terbalik, orbit eksentris, three-body problem, teorema shell.

Kompleksitas dalam Penyelesaian.

Salah satu tantangan terbesar dalam memecahkan "Three Body Problem" adalah ketidakmampuan untuk menemukan solusi analitis yang tepat. Dalam istilah sederhana, ini berarti bahwa tidak ada rumus matematika yang dapat memberikan jawaban pasti tentang bagaimana ketiga benda tersebut akan bergerak seiring waktu. Sebaliknya, solusi untuk masalah ini sering kali ditemukan melalui pendekatan numerik dan simulasi komputer yang kompleks.

Teori three body problem juga digunakan untuk menjelaskan Chaos Theory.

Dimana Chaos berarti suatu kondisi pada system dinamika nonlinier yang pada kondisi tertentu menunjukkan adanya sifat ketidakteraturan. 

Teori chaos ditunjukan pada permasalahan mengenai tata surya kita yang bersifat “chaotic”. Teori ini dikenal sebagai permasalahan tiga benda (three body problem), yang menjelaskan tentang ke–chaotic–an dari tiga benda tata surya kita, yaitu matahari, bumi, dan bulan. 

Persamaan–persamaan sederhana pada hukum Newton berubah menjadi persamaan–persamaan yang rumit yang bersifat chaotic dari system dinamika non–linear. 

Hal inilah yang merubah pandangan orang bahwa system bersifat linear dan statis. Mereka mulai memperhatikan sifat non–linear dan dinamis dari suatu system.

Peran Penting dalam Astronomi.

Meskipun "Three Body Problem" sering kali sulit untuk dipecahkan secara langsung, pemahaman tentang fenomena ini memiliki implikasi yang penting dalam bidang astronomi dan kosmologi. Misalnya, dengan mempelajari gerakan tiga benda dalam Tata Surya, para ilmuwan dapat memprediksi posisi planet-planet dengan lebih akurat, serta mengungkap pola-pola yang kompleks dalam interaksi antara objek-objek langit.

Jika posisi benda-benda kecil (komet) tata surya ke Matahari dapat dihitung dan posisi Bumi ke Matahari dapat dihitung, maka posisi benda-benda kecil (komet) tata surya ke Bumi dapat dihitung untuk sembarang waktu. Lebih lanjut koordinat benda-benda kecil (komet) dalam sistem koordinat ekuatorial juga dapat dihitung untuk sembarang waktu. Pada akhirnya kenampakan orbit komet dapat digambarkan dalam peta bintang. Orbit-orbit satelit dinyatakan dengan persamaan Hill. Kombinasi persamaan Hill dan tetapan Jacobian memungkinkan untuk mendapatkan beberapa orbit-orbit satelit serta kestabilannya sebagai fungsi posisi. Selain itu, kombinasi keduanya dapat digunakan untuk mengetahui daerah-daerah yang mungkin dilalui dan daerah yang tidak boleh dilalui (daerah terlarang) bagi satelit.

Penemuan dan Pengembangan.

Seiring dengan kemajuan dalam bidang matematika dan komputasi, para ilmuwan telah mengembangkan berbagai metode untuk memecahkan "Three Body Problem". Salah satu pendekatan yang umum digunakan adalah metode simulasi numerik, di mana perhitungan komputer digunakan untuk memodelkan gerakan benda-benda secara akurat dalam skenario yang kompleks.

Implikasi Luas.

Meskipun "Three Body Problem" awalnya muncul dalam konteks astronomi, konsep ini juga memiliki relevansi yang luas dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan, termasuk fisika, matematika, dan rekayasa. Penelitian yang berkaitan dengan "Masalah Tiga Benda" telah membantu kita memahami berbagai fenomena alam yang kompleks, mulai dari gerakan galaksi hingga dinamika sistem kehidupan di Bumi.

Kesimpulan

"Three Body Problem" menawarkan pandangan yang menarik dan menantang tentang kompleksitas alam semesta. Meskipun belum ada solusi analitis yang sempurna, upaya terus dilakukan oleh para ilmuwan untuk memahami dan memodelkan gerakan tiga benda dengan lebih baik. Dengan demikian, pemahaman tentang fenomena ini tidak hanya mendalam, tetapi juga memiliki dampak yang luas dalam pemahaman kita tentang alam semesta yang luas.

Sumber :

https://inet.detik.com/cyberlife/d-7265518/ilmuwan-jelaskan-konsep-3-body-problem-serial-sci-fi-terbaru-netflix.

https://maszhiday.blogspot.com/2012/11/problem-tiga-benda-three-body-problem.html

https://uifisika08.blogspot.com/2008/10/arti-nama-kelompok.html

https://bumidatar.id/apel-newton

https://etd.repository.ugm.ac.id/home/detail_pencarian/42314

https://en.wikipedia.org/wiki/Three-body_problem