显示HN:2D 库仑气体模拟器
Show HN: 2D Coulomb Gas Simulator

原始链接: https://simonhalvdansson.github.io/2D-Coulomb-Gas-Tools/index_gpu.html

二维库仑气体是一种数学模型,它描述了被外部势场约束的相互作用电子,其哈密顿量涉及成对斥力和势能。这个看似简单的系统,令人惊讶地出现在各种领域,例如随机矩阵理论、多项式零点、分数量子霍尔效应,甚至超导和流体动力学等物理现象中。 由于其广泛的相关性,库仑气体已被广泛研究。最近的研究,例如2017年的一项结果,展示了边界附近特定的密度分布,突出了理解其性质所涉及的复杂性。 这项工作侧重于*近似*系统的最低能量状态——被称为费凯特构型——通过最小化哈密顿量来实现。它不模拟系统在不同温度下的行为,而是寻找其最稳定的排列。更多背景信息可以在作者的学士论文和相关博客文章中找到。

黑客新闻 新 | 过去 | 评论 | 提问 | 展示 | 招聘 | 提交 登录 展示HN: 2D 库仑气体模拟器 (simonhalvdansson.github.io) 4点 由 swesnow 16分钟前 | 隐藏 | 过去 | 收藏 | 讨论一个相当简单但有趣的模拟器,用于数学物理中的一个概念,称为“2D库仑气体”。我最初是为我的学士论文制作漂亮的图片并建立直觉,但最近使用WebGPU加速进行了重新设计并提高了性能(在Codex的慷慨帮助下完成了所有样板代码的移植)。 玩转一下 - 希望能进一步了解2D库仑气体,因为它是一个非常深入的研究课题。 帮助 指南 | 常见问题 | 列表 | API | 安全 | 法律 | 申请YC | 联系方式 搜索:
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原文
Each dot represents an electron experiencing pairwise Coulomb repulsion with every other electron while being confined by an external potential $Q$. The energy of a configuration $z_1, \dots, z_n$ is given by the 2D log-gas Hamiltonian $$H(z_1,\ldots,z_n) = -\sum_{i \neq j} \log\lvert z_i - z_j \rvert + n\sum_{j=1}^n Q(z_j).$$ The 2D Coulomb gas is interesting because this type of Hamiltonian shows up in many different places across mathematics / mathematical physics:
  • Eigenvalues of a random matrix with Gaussian random entries
  • Zeroes of a polynomial with Gaussian random coefficient
  • Fractional quantum hall effect
  • Hele-Shaw/Laplacian growth
  • Vortices in superconductors
Consequently, there is a large body of research devoted to deducing properties of this family of systems. For example, in 2017 in was shown that the density of particles near the boundary follows an erfc distribution by means of a remarkably long proof. Of course, with this simulator we minimize the Hamiltonion, not sample from it in a temperature dependent way. We therefore approximate the minimum-energy state which is known as a Fekete configuration.

For more on the background and context of these systems, I implore you to look into my bachelor thesis or this blog post.

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