分类
_笔记_ 其它 民工日/周/月/年记

Blog@CITA\(1\) 一种恰到好处的充实感

开始在CITA的实习也两周了,我想如果想要尽可能简单地描述在这边学习、工作和生活的感觉,“恰到好处的充实”大抵是合适的。

我乐意相信我们已经告别了那个对异国的月亮加以盛赞的阶段,不过这边确实仍有不少东西让我由衷地欣赏和享受,以至于还是忍不住要臧否一番。多伦多以一种难以准确归因的方式让我在一个自诩为舒适的节奏下生活和工作,我想这或多或少得益于一种难以概括的社群氛围。

如果把社群的包容性用一个PDS函数来描述的话,我理想中的情况大致可以这样刻画:较广的域,让我得以接触各样的人;足够大的均值,意味着足够的平均人文关怀;不太夸张的方差,意味着普惠平等但又不落入平均主义;明显的峰,意味着对科学和教育保有一些nontrivial的信念。当然,量化这些“足够大”“较广”是相当困难的事,这也是为什么说社区氛围难以概括。

恰到好处的充实感则又是同样一种没什么严谨性可言的说法,或许有一天我会说事恰到好处的松弛感,当然这并没有为我们带来关于这种感觉的更多信息。我又在说语无伦次的话了。说实话近一年来我的状态很差,相较于22年中旬到23年中旬的状态来说,23年年中以后的这一年则可以用糟糕来形容。回想起来我觉得大概是因为一种本末倒置的执拗,在过去的一年里我想我太过纠结于“使自己进入一种理想的状态,再以这种状态去投入工作、学习或者其他我感兴趣的事”,这么做的初衷当然也是为了以一种更高的效率去处理自己热爱的事,我曾经觉得这是理所当然的,我们当然应该以最好的状态去做热爱的事,夸张地说,“弗如是,就是对热爱的亵渎”。我发现自己层一度对这种夸张而错误的论调深信不疑,以致于忽略了一些重要而基本的事实。其一,纠结于自身是否处于一个合适的状态并不会让状态变好;其二,也是更重要的一点,我相信所谓“合适的状态”对于科研、学习、从事其他感兴趣的事而言无非就是“兴奋的状态”,而实践表明,至少对于我而言,进入这种兴奋状态的最经济的途径就是直接投入科研、学习或者其他感兴趣的事本身。你会觉得我在说废话,因为这确实是简单到了极致不包含什么特别的信息,但人就是这么一种神奇的生物,有时就是会忘了这么简单的道理,而且一忘就是一整年。

分类
_笔记_ 其它 民工日/周/月/年记

避免野心过剩

今天试图整理前几周的工作,实际上从周一就开始整理了,迟迟没有完成。。。大概可以归咎于数值计算对于输入的不同模型难以做到universal的调参,而我希望得到的是一个对于不同模型都较为普适的程序,并且尽量封装在一个程序内,事实证明这么做所需克服的困难已经接近了入不敷出的地步。

我的原始思路是在制作一个以EoS和TOV初值条件为输入,输出TOV解的求解器的基础上,输出Mass-radius, Pressure-radius, Density-radius图像,SpacetimeStructure-radius图像,TotalMass-MaxRadius-initialcondition图像,最后进行不同EoS的对比。最终期望是整个程序所需输入的参数只有EoS数据和初值条件。。。

面临的问题:如果需要大到输入参数尽量少的期望,就必须减少引入中间变量,这导致的问题是每一个新函数几乎都需要嵌套旧函数。这一方面意味着,即时程序能够正常运行,最后引入的函数(最终所需的输出结果)运行时需要将前面的函数悉数运行一遍,运行时间非常长,且MMA的全局变量和局部变量结构非常奇怪,程序变得冗长无比;另一方面,由于NDSolve返回一个规则,导致嵌套可能带来各种各样的问题,有时根本运行不起来;最后,函数的嵌套大大增加了debug和调参时的工作量,且及其影响心情。

实际上这些问题但凡多引入几个中间变量都能迎刃而解,对简洁的追求最终却让程序臃肿不堪,预期节约的时间被尽数索回,可以说是非常的惨。

删了订阅号之后很久没有码字,见谅见谅。

分类
_笔记_ MIT8.04 量子物理1 预备役物理民工的笔记

PRLabour’s note on MIT8.04 [part 1]

MIT8.04 [part1]

Linearity and superposition, linear operator, Schrodinger equation, necessity of complex number, Mach-Zehnder interferometer, polarizer experiment and spin experiment…

original resource at MITOpenCourseWare

分类
_笔记_ MIT8.04 量子物理1 预备役物理民工的笔记

预备役物理民工关于MIT8.04的笔记目录

分类
_笔记_ Mathematica代码 Mathematica计算克氏符 广义相对论

通过Mathematica计算给定度规下的克氏符及其缩并:以史瓦西度规为例

本文演示给定度规张量计算克氏符及其缩并的一种Mathematica实现

代码完全开源,请随意使用,如有问题请电邮本站管理员

分类
_笔记_ 0.3 中子星(费米气体模型) 双中子星系统引力波

费米气体模型下的纯中子星

Wolfram云笔记加载需要时间,或许你应该趁机划一下水

最后的数值计算代码有问题,作者暂时不知道怎么解决,欢迎邮件指教

在线笔记本

分类
_笔记_ 0.2 白矮星 0.预备知识 双中子星系统引力波

费米气体模型下的白矮星

Wolfram云笔记本加载需要时间,请摸一会鱼

本站站长即代码作者,代码内容完全开源(也没什么难度),您可以任意使用

在线笔记本

分类
_笔记_ 0.1 TOV方程 0.预备知识 双中子星系统引力波

TOV方程的推导

本文演示从静态球对称时空推导TOV方程

预备知识:Schutz或MTW track1级别的相对论知识储备(甚至不需要)

0.1.1 Metric of Static Spherically Symmetric Stars

The metric of spherically symmetric spacetime is:
$$
\mathrm{d} s^2=g_{00} \mathrm{~d} t^2+2 g_{0 r} \mathrm{~d} r \mathrm{~d} t+g_{r r} \mathrm{~d} r^2+r^2 \mathrm{~d} \Omega^2
\tag{1.1}$$

We define a static spacetime to be one in which we can find a time coordinate $t$ with two properties: (i) all metric components are independent of $t$, and (ii) the geometry is unchanged by time reversal, $t \rightarrow-t$. (A spacetime with property (i) but not necessarily (ii) is said to be stationary.)

Condition (ii) has the following implication. The coordinate transformation $(t, r, \theta, \phi) \rightarrow$ $(-t, r, \theta, \phi)$ has $\Lambda^{\overline{0}}{ }_0=-1, \Lambda_j^i=\delta_j^i$, and we find:

$$
\left.g_{\bar{0} \bar{0}}=\left(\Lambda^0_{\bar{0}}\right)^2g_{00}=g_{00} \right.\
$$
$$
g_{\bar{0} \bar{r}}=\Lambda_{\bar{0}}^0 \Lambda^r_{\bar{r}} g_{0 r}=-g_{0 r}\
$$
$$
g_{\bar{r} \bar{r}}=\left(\Lambda^r {\bar{r}}\right)^2 g{r r}=g_{r r}
\tag{1.2}$$

by assuming $g_{00}<0$ and $g_{rr}>0$ $($ we shall see these conditions do hold inside stars $)$, denote: $g_{00}=-e^{2\phi}$ and $g_{rr}=e^{2\lambda}$

then solve Eq.$(1.2)$ for the metric of static spherically symmetric spacetime:
$$
\mathrm{d} s^2=-\mathrm{e}^{2 \Phi} \mathrm{d} t^2+\mathrm{e}^{2 \Lambda} \mathrm{d} r^2+r^2 d \Omega^2
\tag{1.3}$$

0.1.2 Einstein Tensors

We can show that for the metric given by Eq. $(1.3)$, the Einstein tensor has components:

$$
\begin{aligned}
&G_{00}=\frac{1}{r^2} \mathrm{e}^{2 \Phi} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d} r}\left[r\left(1-\mathrm{e}^{-2 \Lambda}\right)\right] \\
&G_{r r}=-\frac{1}{r^2} \mathrm{e}^{2 \Lambda}\left(1-\mathrm{e}^{-2 \Lambda}\right)+\frac{2}{r} \Phi^{\prime} \\
&G_{\theta \theta}=r^2 \mathrm{e}^{-2 \Lambda}\left[\Phi^{\prime \prime}+\left(\Phi^{\prime}\right)^2+\Phi^{\prime} / r-\Phi^{\prime} \Lambda^{\prime}-\Lambda^{\prime} / r\right] \\
&G_{\phi \phi}=\sin ^2 \theta G_{\theta \theta}
\end{aligned}
\tag{1.4}$$

where $\Phi^{\prime}:=\mathrm{d} \Phi / \mathrm{d} r$, etc. All other components vanish.

0.1.3 Structure Equations

In this subsection we derive Tolman-Oppenheimer-Volkof equation from the $r$ component of conservation law along with the $(r,r)$ component of \textit{Einstein field equation}, and then an auxiliary equation from the $(t,t)$ component of Einstein field equation, and end with an introduction on the equation of state EoS

The stress-energy tensor of perfect fluid is given by:
$$
T^{\alpha \beta}=(\rho+p) U^\alpha U^\beta+p \eta^{\alpha \beta}
\tag{1.5}$$

alongs with the conservation law: $T^{\alpha \beta}_{; \beta}=0$, of which the $r$ component gives:
$$
(\rho+p) \frac{\mathrm{d} \Phi}{\mathrm{d} r}=-\frac{d p}{\mathrm{~d} r}
\tag{1.6}$$

Einstein field equation states: $G^{\alpha \beta}=8 \pi T^{\alpha \beta}$, by denoting: $m(r):=\frac{1}{2} r\left(1-\mathrm{e}^{-2 \Lambda}\right)$ and substitute Einstein tensors by eq$(1.4)$, the $(r,r)$ component of field equation reads:

$$
\frac{\mathrm{d} \Phi}{\mathrm{d} r}=\frac{m(r)+4 \pi r^3 p}{r[r-2 m(r)]}
\tag{1.7}$$

Now by combing Eq$(1.6)$ and Eq$(1.7)$, we can eliminate $\Phi$ and obtain:
$$
\frac{\mathrm{d} p}{\mathrm{~d} r}=-\frac{(\rho+p)\left(m+4 \pi r^3 p\right)}{r(r-2 m)}
\tag{1.8}$$
known as the Tolman-Oppenheimer-Volkov equation

In addition to Eq$(1.7)$, the $(t,t)$ component of Einstein field equation gives another structure equation:
$$
\frac{\mathrm{d} m(r)}{\mathrm{d} r}=4 \pi r^2 \rho
\tag{1.9}$$ where again we have denoted $g_{rr}$ by $\left(1-\frac{2 m(r)}{r}\right)^{-1}$.

To complete the struction equations requires a relation between energy density $\rho$ and pressure $p$, called the Equation of State (EoS):
$$
\rho = \rho(p)
\tag{1.10}$$

0.1.4 Boundary Conditions and General Solving Procedure

To solve for $m(r)$ and $p(r)$ from TOV equation Eq$(1.8)$ and auxiliary equation Eq$(1.9)$ along with EoS Eq$(1.10)$, we need two boundary conditions:

The first boundary on $m$ given by properties of spacetime, we state without a proof$($check Schutz if you want$)$:

$$
m(r=0)=0
\tag{1.11}$$
while the second arbitrarily chosen:
$$
p(r=0)=p_c
\tag{1.12}$$

STEP1: with these two boundary conditions providing two integral constants, we can obtain expressions for $m=m(r)$ and $p=p(r)$ simply by integration

STEP2: with condition $p(R)=0$ and expression obtained in STEP1, obtaining $R$; then obtain $M$ by $M=m(R)$

STEP3: to solve for $\Phi(r)$ from Eq$(1.6)$, which need another boundary condition on $\phi$, this can be obtained from continuity condition and Schwarzschild exterior metric which yields $g_{00}(r=R)=-\left(1-\frac{2 M}{R}\right)$, substitute $M$ and $R$ gives the boundary condition on $g_{00}(r=0)$, or equivalently, $\Phi(r=0)$

分类
_笔记_ 1.1经典时期 chapter1.历史简介 粒子物理

1.1 经典时期

分类
_笔记_ 1.2 光子 广义相对论 练习

1.2 光子和康普顿散射

1.2 Photon

康普顿散射的计算可以作为相对论的入门习题