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主题:【模型】一、地心日心 -- 唵啊吽

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家园 【模型】三、伊辛模型

话说计算机时代来临了,伊辛模型成了计算机模拟的宠儿,为计算机模拟物理分支的创建立下汗马功劳。长期以来,物理理论都是用实验来验证的,但是实验成本很高,现在多了一个计算机模拟验证的手段了。

我们知道,磁铁有南北两极,两块磁铁放并排在一起一定是一块南北向则另一块北南向,刚好倒过来。

电子和一些原子也是有磁矩的,就像一个小磁铁一样。这些粒子怎样排列是一个多粒子系统问题。而我们知道,三体问题就很难求解,所以,多体问题都用统计热力学来求解。但是,多体问题是非线形问题,统计学只给出热力学判决,即给出系统变化的方向,但是很难给出动力学结果,即系统怎样演变的问题。自从有计算机以来,物理学家就构造模型,用计算机来模拟动力学过程,从而研究系统热力学稳定状态。

伊辛模型第一个简化,就是只考虑粒子磁矩在一个方向的投影,把三维的磁矩向量简化为一维的标量。伊辛模型的第二个简化是粒子体系在一个二位平面上,而不是三维空间里的物质。伊辛模型的第三个简化就是粒子固定在二维平面上的方格点上,这样的模型就好像摆满棋子的围墙盘,白子代表磁矩向上,黑子代表磁矩向下,而得出怎样的黑白图案就是模拟结果。伊辛模型第四个简化是磁矩投影只有上下两个值,虽然原子磁矩可以是多值的。

为什么要做那么多简化呢?计算机刚问世时,主芯运算速度有限,计算机内存有限,模型太大了无法模拟,有些模拟要计算机运算几天甚至几个月才出来一个结果,做统计模拟要许多结果模拟结果才能有一个研究成果。

无论如何,用这个简化后又再简化的模型研究课题的学术文献浩如烟海,研究相变,研究大脑记忆功能,研究……

关键词(Tags): #模型#科学方法
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