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「十分钟就够了?」
张乐阳还没说话,他身后那个一直负责代码维护的师弟先忍不住了。
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他叫刘凯,是组里的代码担当,平时自视甚高。听到一个大一新生说要改他写了半个月的核心算法,而且只要十分钟,他感觉自己的专业尊严受到了侮辱。
「同学,话别说太满。」刘凯语气里带着一丝不屑,「你知道这个哈密顿量的梯度有多复杂吗?光是那个非线性的相互作用项,展开就有十几页纸。HMC算法我也试过,根本推导不出解析解,数值解又不稳定。你一个搞纯数的,懂物理里的规范场论吗?」
另一个师妹也小声嘀咕:「是啊师兄,万一改坏了,咱们连原来的进度都保不住了。而且HMC那种算法,光是推导哈密顿方程就得半天吧?十分钟……是不是有点太夸张了?」
张乐阳心里也没底,但他看着徐辰那自信的眼神,不知为何,心里突然涌起一股莫名的信任感。
那种眼神,他在自己的导师,那位物理学院士的眼中也见过。那是对真理绝对掌控的自信。
「让他试试!」张乐阳一咬牙,「反正现在的代码也是个半残废,死马当活马医了!如果搞不定就继续按原来的跑!」
他让开了位置,把键盘交给了徐辰。
……
徐辰没有理会刘凯的质疑,甚至连看都没看他一眼。
他先是打开了那个核心的物理模型文件,快速浏览了一遍哈密顿量的定义。
屏幕上,密密麻麻的偏微分方程和张量运算。
徐辰迅速将这些物理符合剥离成了最纯粹的数学结构。
「动能项是标准的二次型……势能项是一个非线性的相互作用场……约束条件是一个李群流形……」
徐辰的大脑飞速运转,LV.2的数学直觉,让他瞬间洞悉了这个高维空间的几何拓扑。
「给我一张纸,一支笔。」徐辰头也不回地说道。
张乐阳赶紧递上草稿纸和笔。
徐辰接过笔,没有丝毫停顿,笔尖在纸上飞舞起来。
「我们要构造一个辛积分器。」
「首先,引入辅助动量变量p,构建扩展相空间。」
H(q,p)=U(q)+1/2p?M?1p
「这里的难点在于势能U(q)的梯度计算。直接求导太慢,而且数值不稳定。」
徐辰一边写,一边低声自语。
刘凯原本抱着手臂站在一旁,准备看笑话。
但当他看到徐辰写下的第一行公式时,他的眉头就皱了起来。
「这是……勒让德变换?」
紧接着,第二行,第三行……
刘凯的表情变了。
从最初的不屑,变成了疑惑,然后是震惊,最后……彻底变成了茫然。
「他在算什麽?那个算子是什麽意思?」旁边的师妹小声问道。
刘凯咽了口唾沫,声音有些乾涩:「好像是……李代数上的伴随表示?他……他怎麽直接把那个非线性项给线性化了?这步跳跃也太大了吧?」
「这不可能!」刘凯忍不住出声质疑,「这里的非线性项是强耦合的,怎麽可能直接线性化?你这是在乱写!」
徐辰手中的笔没有停,头也不抬地回了一句:
「在切空间上,它是线性的。你没学过微分流形吗?」
「……」
刘凯被这一句话噎得差点背过气去。
微分流形?那是数学系研究生的课,他一个搞计算物理的,哪懂那个?
……
而张乐阳,作为博三的资深学长,虽然也有些跟不上徐辰的跳跃思维,但他能看懂大方向。
越看,他越心惊。
「这……这是蛙跳算法的高阶改进版?!」
「他竟然引入了一个自适应的时间步长,利用局部曲率来动态调整积分精度?!」
「天哪!这个思路……好厉害!既保证了能量守恒,又避开了那些刚性区域的陷阱!」
张乐阳感觉自己的头皮一阵阵发麻。
「他真的是一个大一学生吗?」
……
五分钟后。
徐辰停笔。
草稿纸上,已经写满了一整页的数学公式。
「好了。」
徐辰把纸往旁边一放,双手放在了键盘上。
他转过头,看了一眼刚才还在质疑他的刘凯,嘴角勾起一抹淡淡的笑意,半开玩笑地说道:
「公式我都推导好了,逻辑都在这儿。要不……代码你来写?」
刘凯看着那张写满了希腊字母和微分算子的草稿纸,脸涨得通红。
写?写个屁啊!
他连那个哈密顿方程的变分形式都没看懂,更别说把它翻译成代码了!
他只能尴尬地低下头,装作没听见。
「看来还是得我自己来。」徐辰笑了笑,并没有继续为难他,转过身面对屏幕。
噼里啪啦的键盘敲击声,如同密集的雨点般响起。
徐辰没有看文档,没有查谷歌,甚至连停顿都没有。
那些复杂的张量运算丶梯度反向传播丶辛积分步骤,就像早已刻在他脑子里一样,行云流水般地流淌到了屏幕上。
defhamiltonian_dynamics(q,p,step_size,num_steps):
...
p-=step_size*grad_U(q)/2
q+=step_size*M_inv@p
𝑰 𝐁𝑰 𝙌u.v 𝑰 𝒫
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