Hallo, ich habe diese Simulation der Lichtbeugung in Gegenwart eines schweren Objekts/Schwarzen Lochs gemacht, also der Gravitationslinse. Das erste zeigt, wie Lichtstrahlen, die aus dem Unendlichen kommen, sich in der Nähe eines Schwarzen Lochs krümmen, und ich habe sogar eine instabile Umlaufbahn gefunden, bei der der Strahl das Schwarze Loch dreimal umkreist, bevor er sich wieder verlässt.
Ich habe Pygame verwendet, um diese 2D-Simulation zu erstellen. Der Hauptgrund dafür, es in 2D statt in 3D zu machen, war mein Potato-Laptop, der keine dedizierte GPU hat. Bevor ich das gemacht habe, habe ich mir auf YouTube zwei Videos über Pygame- und CPP-Simulationen angesehen.
Für den theoretischen Teil erhalten Sie, beginnend mit der Schwarzschild-Metrik, dann unter Verwendung des Konzepts der Symmetrien und Killing-Vektoren sowie der Normalisierungsbedingung für Null-Geodäten, alle Gleichungen, die erforderlich sind, um den Weg des Lichts um jede Masse in der Raumzeit zu bestimmen. Und für die Simulation habe ich beschlossen, die Euler-Methode zur Lösung dieser Gleichungen zu verwenden.
Ich weiß, dass Eulers Methode nicht sehr genau und reibungslos ist, und ich hätte stattdessen RK4 verwenden sollen. Ich habe es versucht, aus irgendeinem Grund funktioniert es nicht wie vorgesehen und die Strahlen blieben in einer geschlossenen Umlaufbahn stecken. Ich habe viel versucht, konnte das Problem aber nicht herausfinden.
Übrigens denke ich, dass meine Simulation wie beabsichtigt funktioniert, aber ich bin mir nicht ganz sicher, ob es tatsächlich und genau ist oder nicht. Außerdem kann es zu Skalierungsproblemen kommen. Wenn also jemand es ausprobieren oder meinen Code korrigieren/verbessern oder vielleicht die RK4-Methode ausprobieren möchte, fragen Sie mich bitte, ich sende Ihnen die Datei gerne zu. Übrigens bin ich nicht sehr gut im Codieren, daher könnte es sein, dass Sie meinen Code chaotisch finden. Lassen Sie es mich wissen, wenn Sie Probleme damit finden.
(Übrigens musste ich es als GIF hochladen, da Videos hier nicht erlaubt sind, sorry für den Qualitätsabfall). Danke schön.
https://i.redd.it/9ztxacczni5g1.gif
1 Kommentar
This is a neat project, good job. I think if higher order methods like RK4 are resulting in photons getting captured in closed orbits, then it seems likely that there might be something wrong with the dynamics equations, and Euler method is just letting photons escape from numerical instability. But it’s hard to diagnose without seeing the code, of course.