Python動(dòng)力系統(tǒng)驗(yàn)證三體人是否真的存在
隨機(jī)三體
目前來(lái)說(shuō)我們并不關(guān)心真實(shí)的物理對(duì)象,而只想看一下三個(gè)隨機(jī)的點(diǎn)放在三個(gè)隨機(jī)的位置,賦予三個(gè)隨機(jī)的速度,那么這三個(gè)點(diǎn)會(huì)怎么走。所以其初始化過(guò)程為
m = np.random.rand(3) x = np.random.rand(3) y = np.random.rand(3) u = np.random.rand(3) v = np.random.rand(3)
得到三個(gè)隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)為
這幾個(gè)隨機(jī)的三體均有一個(gè)共同的結(jié)局,二體尚存,三體皆四散而去,至于能不能重新相聚,那就很難說(shuō)了,代碼為
import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib import animation m = np.random.rand(3) x = np.random.rand(3) y = np.random.rand(3) u = np.random.rand(3) v = np.random.rand(3) fig = plt.figure(figsize=(12,12)) ax = fig.add_subplot(xlim=(-2e11,2e11),ylim=(-2e11,2e11)) ax.grid() trace0, = ax.plot([],[],'-', lw=0.5) trace1, = ax.plot([],[],'-', lw=0.5) trace2, = ax.plot([],[],'-', lw=0.5) pt0, = ax.plot([x[0]],[y[0]] ,marker='o') pt1, = ax.plot([x[0]],[y[0]] ,marker='o') pt2, = ax.plot([x[0]],[y[0]] ,marker='o') k_text = ax.text(0.05,0.85,'',transform=ax.transAxes) textTemplate = 't = %.3f days\n' N = 1000 dt = 36000 ts = np.arange(0,N*dt,dt)/3600/24 xs,ys = [],[] for _ in ts: x_ij = (x-x.reshape(3,1)) y_ij = (y-y.reshape(3,1)) r_ij = np.sqrt(x_ij**2+y_ij**2) for i in range(3): for j in range(3): if i!=j : u[i] += (m[j]*x_ij[i,j]*dt/r_ij[i,j]**3) v[i] += (m[j]*y_ij[i,j]*dt/r_ij[i,j]**3) x += u*dt y += v*dt xs.append(x.tolist()) ys.append(y.tolist()) xs = np.array(xs) ys = np.array(ys) def animate(n): trace0.set_data(xs[:n,0],ys[:n,0]) trace1.set_data(xs[:n,1],ys[:n,1]) trace2.set_data(xs[:n,2],ys[:n,2]) pt0.set_data([xs[n,0]],[ys[n,0]]) pt1.set_data([xs[n,1]],[ys[n,1]]) pt2.set_data([xs[n,2]],[ys[n,2]]) k_text.set_text(textTemplate % ts[n]) return trace0, trace1, trace2, pt0, pt1, pt2, k_text ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, range(N), interval=10, blit=True) plt.show() ani.save("3.gif")
經(jīng)過(guò)多次畫(huà)圖,基本上沒(méi)發(fā)現(xiàn)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的三體,所以從經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō),隨機(jī)三體在自然界中應(yīng)該是很難存在的——畢竟很快就解散了。
三星問(wèn)題
短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定的三體還是有很多的,比如比如在高中出鏡率極高的三星問(wèn)題:
即等距等質(zhì)量三星如何運(yùn)動(dòng)?現(xiàn)假設(shè)三個(gè)質(zhì)量相同的等距質(zhì)點(diǎn),分別給一個(gè)隨機(jī)的速度,看看它們?cè)趺催\(yùn)動(dòng)。
m = np.ones(3) r = np.ones(3) theta = np.arange(3)*np.pi*2/3 x = r*np.cos(theta) y = r*np.sin(theta) V = np.random.rand(N) u = V*np.sin(theta) v = V*np.cos(theta)
總之只要看到它們互相靠近,那么結(jié)果注定分道揚(yáng)鑣,像極了人生。
如果再讓它們速度相等,那么神奇的一幕出現(xiàn)了
但更神奇的是,只要對(duì)速度做出一點(diǎn)點(diǎn)的更改,例如令第三顆星在橫軸方向更改 δ ,則會(huì)出現(xiàn)如下場(chǎng)景
δ=0.0001
這就是所謂的蝴蝶效應(yīng),初值的一點(diǎn)更改,就會(huì)造成不可挽回的巨大后果,這也是動(dòng)力系統(tǒng)的獨(dú)特魅力。
以上就是Python動(dòng)力系統(tǒng)驗(yàn)證三體人是否真的存在的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Python驗(yàn)證三體人是否存在的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
相關(guān)文章
Python繪圖之實(shí)現(xiàn)繪制極坐標(biāo)圖像
這篇文章主要介紹了如何利用python繪制極坐標(biāo)圖像,文中的示例代碼講解詳細(xì),具有一定的的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起學(xué)習(xí)一下2023-08-08anaconda虛擬環(huán)境默認(rèn)路徑的更改圖文教程
在Anaconda中如果沒(méi)有指定路徑,虛擬環(huán)境會(huì)默認(rèn)安裝在anaconda所安裝的目錄下,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于anaconda虛擬環(huán)境默認(rèn)路徑更改的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下2023-10-10keras model.fit 解決validation_spilt=num 的問(wèn)題
這篇文章主要介紹了keras model.fit 解決validation_spilt=num 的問(wèn)題,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助。一起跟隨小編過(guò)來(lái)看看吧2020-06-06windows下安裝Python虛擬環(huán)境virtualenvwrapper-win
這篇文章主要介紹了windows下安裝Python虛擬環(huán)境virtualenvwrapper-win,內(nèi)容超簡(jiǎn)單,非常不錯(cuò),具有一定的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下2019-06-06python被修飾的函數(shù)消失問(wèn)題解決(基于wraps函數(shù))
這篇文章主要介紹了python被修飾的函數(shù)消失問(wèn)題解決(基于wraps函數(shù)),文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下2019-11-11詳解python while 函數(shù)及while和for的區(qū)別
這篇文章主要介紹了python while 函數(shù)及while和for的區(qū)別 ,本文給大家介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下2018-09-09