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墨滴

张春成

2021/11/24  阅读:20  主题:默认主题

在太阳内部航行

在太阳内部航行

真空中的光速为每秒30万公里, 但太阳最内部发出的光则需要10万年才能到达太阳表面, 这是由于那里的光子需要不停的与其他光子发生碰撞。


模拟场景

我基于粒子运动的物理模拟引擎[1], 搭建了一个简易的动力学模型, 如下图所示

Demo
Demo

这是一个简易的容器, 里面装有液体, 右下角模拟了一个活塞往复运动, 我们用大量粒子来模拟它的动力学特性。

为了展示这个动力学系统, 在此给出一个简短的视频, 展示了动态平衡建立的过程

【这是一段棒到不行的视频】

可以看到,系统受到活塞的扰动而达到了动态平衡。

粒子速度与群速度

一个有趣的现象在于, 受到活塞直接做功的粒子在瞬间达到较大的速度, 显示为明显的绿色, 但向前推进很短的距离之后, 它的能量即耗散在了整合系统中。

一个直观的解释是这些粒子将活塞提供的扰动传递到整个系统中, 从而导致自身能量有所减少。

但通过观察,我们不难发现在表面的振动时序几乎与活塞运动时序一致。 也就是说,从系统的角度来讲,活塞的运动被“忠实”地传递到了表面, 但系统中的粒子却几乎都在原地踏步,只是把自己得到的能量传递到邻居身上,循环往复。

这与太阳中的光子的遭遇是一致的, 却是十分反直觉的。 或者说得更加直白一点,

期望在高速变化的系统中,几乎找不到跟得上节奏的粒子。 所以系统在快速增长,势必会产生一批“不合格”的分子, 这不过是如此一种物理现象而已。

相关代码可见我的代码笔记本[2]

参考资料

[1]

物理模拟引擎: https://google.github.io/liquidfun/testbed/liquidfun.js

[2]

代码笔记本: https://observablehq.com/@listenzcc/liquidfun-with-colors-update2

张春成

2021/11/24  阅读:20  主题:默认主题

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张春成