Diese Antwort weist darauf hin, dass das Einbeziehen der Allgemeinen Relativitätstheorie in eine Simulation rechenintensiv sein kann und möglicherweise nicht in der Universe Sandbox vorhanden ist.
Antworten auf Wie berechnet man die Planeten und Monde jenseits der Gravitationskraft von Newton? Diskutieren Sie Näherungen, die den größten Teil des Weges zur Einbeziehung von Haupt-GR-Effekten in eine typische Sonnensystem-Simulation gehen, wo die Effekte klein sind.
Gibt es Optionen zum "Einschalten" einer Annäherung an GR in Universe Sandbox und/oder Universe Sandbox 2? Oder plant, es später hinzuzufügen? Und um es noch einmal zu überprüfen, ist es absolut sicher, dass derzeit nur die Newtonsche Mechanik zur Fortpflanzung von Umlaufbahnen verwendet wird?
Wie von @MikeG in diesem Kommentar erwähnt, geht die FAQ zu Universe Sandbox 2 auf die Frage ein, jedoch nicht auf zufriedenstellende oder hilfreiche Weise:
Berücksichtigt es die Relativitätstheorie?
Nein, die Physik in Universe Sandbox² ist derzeit nur Newtonsch .
Warum? Die kurze Antwort ist, dass man einen Supercomputer braucht, um die allgemeine Relativitätstheorie genau zu simulieren . (Betonung hinzugefügt)
Jenn, Astrophysikerin und Universe Sandbox²-Entwicklerin, erklärt in einem Blogbeitrag mehr : „Die Allgemeine Relativitätstheorie erfordert die Simulation der Raumzeit selbst. Das heißt, Sie nehmen Ihren Simulationsraum, diskretisieren ihn in ein hochauflösendes 3-D-Gitter und überprüfen den Effekt, den jeder und Jeder Punkt in diesem Gitter hat in jedem Zeitschritt alle benachbarten Punkte.Anstatt N Körper zu simulieren, simulieren Sie eine riesige Anzahl von Punkten.Sie beginnen mit einigen anfänglichen Daten über die Form Ihrer Raumzeit und sehen dann, wie sie sich entsprechend entwickelt zu den Einstein-Gleichungen, die 10 hochgradig nichtlineare partielle Differentialgleichungen sind."
Warum sage ich, dass dies nicht sehr befriedigend oder hilfreich ist?
Weil es ziemlich einfach ist, die Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) in den Umlaufbahnen von Körpern des Sonnensystems nahezu vollständig zu erklären , indem man einfach einige Terme zu den ODEs hinzufügt , die integriert sind, um Umlaufbahnen zu propagieren.
Antworten auf die Frage Wie berechnet man die Planeten und Monde jenseits der Newtonschen Gravitationskraft? (einschließlich meiner) zeigen, wie dies die ganze Zeit gemacht wird. Ich habe aus Gründen der Transparenz reproduziert, was normalerweise in Python und nicht in einer kompilierten Sprache ausgeführt wird. Es wäre viel schneller, wenn es in einer vernünftigen Simulatorimplementierung enthalten wäre.
Wie hier erklärt , zur Newtonschen Beschleunigung gegeben durch:
Sie können einfach diesen Ausdruck hinzufügen:
Um näher zu kommen, müssen Sie diese GR-Terme sicherlich nicht für jedes Paar von Objekten auswerten. Die Wechselwirkung zwischen dem Mond und Ceres zum Beispiel könnte immer noch Newtonsch sein.
Alle Annäherungen sind ungefähre Angaben. Der Vorschlag der FAQ, dass sie dies nicht tun, weil Sie einen Supercomputer benötigen, um genau zu sein, ist leicht irreführend. Die Verwendung dieser einfachen Annäherung ist viel besser , als sie in diesem Zusammenhang nicht zu verwenden.
Ja, für Gravitationswellen , Zusammenbrüche und andere Effekte „erfordert die Simulation der Raumzeit selbst. Das heißt, Sie nehmen Ihren Simulationsraum, diskretisieren ihn in ein hochauflösendes 3D-Gitter und überprüfen die Wirkung, die jeder einzelne Punkt in diesem Gitter hat alle benachbarten Punkte in jedem Zeitschritt", aber das Hinzufügen der großen GR-Effekte zur Ausbreitung von Körpern des Sonnensystems erfordert sicherlich nicht mehr als den Computer, auf dem Sie Ihre Kopie von Universe Sandbox 2 bereits ausführen.
BEARBEITEN:
Die FAQ-Antwort geht weiter:
Wir sind jedoch daran interessiert, einige Merkmale hinzuzufügen, die einige Auswirkungen der Relativitätstheorie ansprechen würden. Ein Beispiel ist, die Schwerkraft so einzustellen, dass sie sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt, anstatt sofort zu wirken, wie es derzeit der Fall ist. Sie können mehr darüber in Jenns Blogbeitrag lesen: Gravitationswellen & Universums-Sandbox².
Das hatte ich auch gedacht, aber laut der nachdenklichen Antwort von @DavidHammen ist das wahrscheinlich nicht so. Ich habe das noch nicht getestet, aber da dies aus einer zuverlässigen Quelle stammt, neige ich dazu, es zu glauben. Nur die Schwerkraft zu verzögern, ohne diese anderen Begriffe, scheint in diesem Fall das Falsche zu sein .
Mike G
äh
äh