Ich mache eine Partikelsimulation, bei der sich Partikel sowohl anziehen als auch abstoßen und einen idealen Abstand haben, in dem die Kräfte ausgeglichen sind. Ich möchte es verwenden, um verschiedene Arten von Materie zu simulieren.
Das Problem ist, dass unabhängig von den Kräften zwischen den Atomen die gesamte Materie, die ich mit dieser Idee produziere, am Ende die Konsistenz von sehr nervösem Wackelpudding zu haben scheint. Wenn ich versuche, nur die Geschwindigkeit aller Teilchen (im absoluten Sinne) zu verringern, wird es weniger wie Wackelpudding, aber wenn es durch den Weltraum getrieben wird, verlangsamt es sich wie in einer Art dickem, klebrigem Äther.
Ich denke, wenn ich einen Algorithmus hätte, bei dem ich Kräfte zwischen Partikeln anpasse, ohne in irgendeiner Weise die absolute Geschwindigkeit zu verwenden (relative Geschwindigkeit zwischen interagierenden Partikeln ist in Ordnung), könnte ich die Materie zum "Kristallisieren" bringen, ohne dass sie sich so verhält, als ob sie es wäre in einem Äther.
Ich habe ein vages Verständnis dafür, dass Atome Licht erzeugen, wenn sie mit zu viel Energie vibrieren, was sie verlangsamt, nehme ich an, und ich hoffe, dass eine Art ähnlicher physikalischer Gesetze mir helfen kann, einen Algorithmus dafür zu finden.
Genauer gesagt ist es ein System, geschrieben in Web GL, wo ich die Partikel in 2D-Grafiktexturen codiere, sodass die Grafikkarte alle Interaktionen handhabt. Jedes Partikel erzeugt ein Feld um sich herum, basierend auf der folgenden Gleichung:
Wo , Und sind universell konstant, ist der Abstand vom Teilchen. ist pro Teilchentyp konstant. Ein Partikeltyp könnte einen negativen Wert haben und ein anderer einen positiven, wodurch eine Anziehungskraft zwischen den beiden entsteht. Dies wird weiter unten näher erläutert.
wird mit einem normalisierten Vektor multipliziert, der von dem fraglichen Partikel wegzeigt, um einen Kraftvektor zu erhalten.
Diese Gleichung erzeugt eine Art Kraft-„Donut“ um das Partikel herum, basierend auf den verschiedenen Werten von Und .
(Im Moment habe ich nur die obige Gleichung, aber natürlich könnte ich andere hinzufügen).
Das Feld, in dem die Teilchen leben, enthält die Summe aller von den Teilchen erzeugten Felder. Die Geschwindigkeitsänderung des Teilchens wird wie folgt bestimmt:
Wo ist der Gesamtfeldvektor am Partikelort, ist die Teilchenmasse und ist die "Feldladung" des Partikeltyps, die auch in der obigen Gleichung verwendet wird.
Es gibt eine variable Anzahl von Feldern. Im einfachsten Szenario gibt es nur 1, aber im Allgemeinen habe ich 2, einen für die elektrische Kraft und einen für eine nukleare Abstoßungskraft.
Sie scheinen eine Art kurzreichweitiger Wechselwirkung zu haben und programmieren eine Molekulardynamik-Simulation. Ein weiteres gemeinsames Potential für diese Dinge ist das Lennard-Jones-Potential, das Ihnen möglicherweise mehr Stabilität verleiht.
Soweit ich weiß, ist Festkörper mit der Quantenmechanik unmöglich. Verwendung der Kräfte, die wir mit Schwerkraft und Elektrostatik haben, gibt es keine Möglichkeit, einen stabilen Festkörper aufzubauen. Wenn Sie ein Schachbrettmuster aus Elektronen und Protonen haben, könnte es bei der kleinsten Störung zusammenbrechen. Eigentlich braucht man also die Quantenmechanik, um richtige gebundene Zustände zu haben.
Für Ihre Simulation würde ich vorschlagen, dass Sie das Lennard-Jones-Potenzial ausprobieren. Die Dämpfung mit der Geschwindigkeit ist eine weitere Sache, die Ihnen Stabilität geben sollte. Ich fürchte, dass man ohne Quantentheorie keine klassische Simulation von Elementarteilchen aufbauen kann.
dmckee --- Ex-Moderator-Kätzchen