mathematica模拟物理过程
假设我们把我们所知的所有物理定律放到一个程序中(譬如游戏中),提供给计算机无穷强大的计算能力。那么这个世界和我们的世界有什么区别呢?
假设我们把我们所知的所有物理定律放到一个程序中(譬如游戏中),提供给计算机无穷强大的计算能力。那么这个世界和我们的世界有什么区别呢?
没有区别。
把宇宙的本源视作一种「计算」,这种思路直接可以上溯到古希腊的毕达哥拉斯。毕达哥拉斯曾用数学的方法研究音乐中的和弦,由此产生了宇宙「和谐」的理念,他于是试图用「数」来解释一切,认为「万物皆数」,将数看成宇宙万物的本原。随着技术的进步,计算机也因而产生。英国数学家巴贝奇在 19 世纪时最早设计出了能够用于计算的机器,巴贝奇因此常常被视为计算机先驱。不过巴贝奇的构想要比计算机本身更为宏大,巴贝奇认为我们所生活的宇宙其实就是运行在一部极其巨大的计算机当中。
为了解决「可计算性」这一难题,计算机科学家图灵设计了一种抽象的计算模型,这种计算模型今天被称为「图灵机」。对于任意一个大自然中的物理系统,如果其状态演化可以与图灵机建立起联系,我们可以认为它也是在进行一种「计算」。沿着图灵所指出的方向,物理学家、计算机科学家、Mathematica 之父 Stephen Wolfram 尝试用计算机中的「运算」来解释各种复杂现象。
Wolfram 思考的一个切入点是元胞自动机,元胞自动机通过简单的规则就可以形成复杂的结构和演化,Wolfram 思将他的研究结果写成了一本千余页的大书。他在这本书中彻底地阐发了他的科学和哲学观点「自然界的本质是计算」。当元胞自动机的参数取「混沌边缘」的数值时,系统将拥有「通用计算」的能力,一台有「通用计算」能力的元胞自动机可以与一台图灵机建立起等价关系,它理论上可以用来进行任何复杂的计算,复杂性和更大尺度上的结构会在这里涌现出来。