Physik, es geht weiter
Ich hatte ja schon in meinem ersten Artikel beschrieben, wie ich zu dem Thema gekommen war. Aber es geht weiter und vertieft sich.
Zwischenzeitlich habe ich etliche Bücher über Kosmologie, Himmelsmechanik und Klassiche Mechanik gelesen und mir brummt der Schädel. Aber bei allem Brummen wird mir langsam klar, was die Physiker dieser Zunft eigentlich betreiben.
Hinzu kommen Beobachtungsdaten und wie sie gewonnen werden, dann der Abgleich mit den Modellen und die Interpretation der Daten, spannend kann ich nur sagen. Gerade wenn man neuere papers verfolgt, die Einzelaspekte untersuchen (dem Thema der Doktorarbeit geschuldet), dann sieht man, das Frameworks wie Rebound, Zeus, Pluto, Nemo nach wie vor in Gebrauch sind und offensichtich zu tragfähigen Ergebnissen führen.
Was mir aufgefallen ist, dass die Mathematik dahinter uralt, die Algorithmen ebenfalls recht alt sind und die Verbesserungen in den Programmen und Simulationen meist nur auf Parallesisierung beruhen. (na gut, ein paar Tricks gab es dann doch schon wie Nachbarschaftssuchen mit Octree, KT-Trees oder anderen Verfahren ). Das klingt abwertend, ist aber nicht so gemeint, wie ich selbst aus meiner Programmierung weis. Es macht mehr Sinn 1 Mio Partikel zu simmulieren als 1000 oder 10000. Aber ohne Parallelisierung dauert es und dauert und dauert...
Prof. Springel, der mit seiner Entwicklung von Gadget oder Prof. Aarthes mit NBODY ihre Doktorarbeiten bestritten, gleiche Mathematik, unterschiedliche Tricks. Es gibt nur zwei wesentlich unterschiedliche Ansätze in diesem Gebiet. Der eine ist Gitter-basiert (grid-based), also ähnlich dem, was für die Finite-Elemente-analyse benutzt wird, der andere betrachtet frei bewegliche Körper. (ich will hier nicht auf die unterschiedliche Betrachtung der Bewegungsgleichungen nach Euklid oder Lagrange eingehen...)
Interessant ist, dass alle neueren Entwicklungen sich den hydrodynamischen Ansatz zu nutze machen, wo keine Einzelkörper betrachtet werden, sondern statistische Konglomerationen von vielen "Partikeln", die dann Gas, dunkel Materie oder Stern etc. bedeuten können.
Ebenso interessant ist der Fortschritt in der Implemenierung der zum Teil schon recht alten Ideen für die Integrationsverfahren(Leapfrog, Runge-Kutta etc..), die es erlauben mit größeren Zeitschritten physikalisch sinnvolle Ergebnisse zu erhalten.
Die zunehmende Rechengeschwindigkeit erlaubt auch das Hinzufügen immer komplexerer Kräfte. Wurden bis in die 90er nur gravitative Kärfte berücksichtigt, finden heute Hydromagnetische Verfahren, Reibungen, etc. Eingang in die Simulationen. Bei Betrachtung der (öffentlich zugänglichen da steuerfinanzierten) Codes und den Begleitveröffentlichungen lerne ich dauernd dazu.
Ich habe mal eine Übersicht der mir bekannten Packete erstellt
Ich bin am überlegen, ob ich mal eine systematische Literatur-Übersicht anlege. Leider fehlt mir für die Hinterlegung der entsprechenden pdf-Dateien der Serverplatz da doch etliche MByte zusammen kommen, wie ich auf meiner lokalen Festplatte feststellen muss. Aber da ich keine feedbacks hier auf der page vorgesehen habe, werde ich mit der Idee wohl noch etwas schwanger gehen. Ich hätte mich vor einiger Zeit allerdings über eine solche Literaturübersicht gefreut und musste mir alles einzeln zusammen suchen. Da ich jedoch nicht davon ausgehe, dass diese Seite von wirklich interessierten Personen gelesen wird (dafür enthält sie auch zu wenig Informationen) werde ich mal schauen. Das hieße ja wissenschaftich arbeiten :-)
