[CAS-Lab] ブラックホールをあなたの手の上に 一般相対性理論4 Maxima版

物理学ノート
前編

本稿は下記物理学ノート/一般相対性理論4で数式検証、グラフ描画に使用したMximaのプログラムの公開(個人での利用を許可)となる。

一般相対性理論4 [ブラックホール編]
本稿は一般相対性理論3 [重力方程式編]から続いての解説となる。重力方程式を解き、シュバルツシルト解を得てブラックホールがどのように記述されるかを解説る。引き続き数式処理 (CAS) を使ってブラックホールの構造等を視覚化を行い、数式の示すものを実感できるように心がける。

リーマン幾何学で記述された、曲がった空間でのベクトルの動きや接続、曲率などの数式は難解で、その意味するところを直観的に理解することが難しいと思う。本稿に沿って、自分で処理を確認しながら実行することにより、その数式の意味を実感できるようになると思う。

サンプルプログラム実行前の準備

1) Maximaの環境構築

Maximaの環境が無い場合はこちらを参考に環境を整備してほしい。

尚、Mathematica版も利用可能だ。

2) サンプルプログラムのダウンロード

以下ボタンで[.wxm]ファイルをダウンロード(右クリックで名前を付けて保存)しMaximaで開いて実行できる。

*本コードは”wxMaxima 21.05.1”で作成検証されている。もし最新版で不安定な場合は古いバージョンに変更するとよい場合があるかもしれない。

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