دسته بندی ها

معرفی نرم افزار های مربوطه

در محاسبات مربوط به علم کیهان‌شناسی، ما دو نوع نرم‌افزار داریم. نوع اول، نرم‌افزارهای مربوط به محاسبات جبر تانسوری است که ریاضیات این علم بر این جبر بنا شده است و نوع دوم مربوط به تجزیه و تحلیل داده‌های رصدی و شبیه‌سازی این علم است.

برای محسابات تانسوری، شما خودتان هم می‌توانید از “ب” بسم الله کد بنویسید. چرا که یکی از نمایش‌های تانسور در ریاضی، ماتریس است و خیلی راحت می‌توانید لیستی از اعداد در کدنویسی مهیا کنید و با آن‌ها محاسبات را انجام دهید.

اما به ترتیب که در محاسبات جلو می‌روید با موجودات جدید، مشتق‌های مختلف و اعمال ریاضی خاصی، مانند ادغام اندیس مواجه می‌شوید. کدنویسی این دسته از اعمال ریاضی، اگر چه برای به چالش کشیدن در برنامه‌نویسی مفید است‌، اما، هم وقت‌گیر است و هم خطای انسانی را در کد نویسی افزایش می‌دهد.

خبر خوب این است که از سال‌ها قبل این کدها را در قالب افزونه‌ی نرم‌افزار یا به صورت نرم‌افزار مستقل ارائه شده است بنابراین شما کافی است از آن‌ها استفاده کنید و تمرکز اصلی خودتان را روی پژوهش در علم کیهان‌شناسی بگذارید.

در این وب‌سایت من به تدریس دو افزونه‌ی پرکابرد xAct برای نرم‌افزار Mathematica و GrTensor برای نرم‌افزار Maple می‌پردازم. در ادامه به تفاوت‌ها و قابلیت‌های هر کدام اشاره‌ای کوتاه خواهم کرد.

افزونه‌ی xAct بسیار جامع‌تر از GrTensor است و جدا از داشتن ابزارهای گوناگون، نگاهی ماهیتی به قضیه کرده است. یعنی شما از همان ابتدا می‌توانید با مفاهیم ریاضی برای معرفی فضا-زمان خود وارد شوید. مثلاً خمینه یا Manifold فضای N بعدی خودتان را تعریف کنید و سپس فضاهای برداری مماس بر این Manifold و سایر موجودات دیگر نیز در اختیار شما قرار گذاشته خواهد شد.

 در افزونه‌ی GrTensor نگاه جبری به قضیه شده است و محاسبات تانسوری برای شما در نسبیت عام اینشتین میسر شده است. این افزونه ساده‌تر و در جاهایی سریع‌تر عمل می‌کند. البته درباره‌ی سرعت و نحوه‌ی خروجی دادن هر کدام نمی‌شود قضاوت کلی کرد چون به نرم‎‌افزار مادر خود برمی‌گردد. برای مثال نحوه‌ی ساده‌سازی جبری در Mathemtica و Maple متفاوت است و این تفاوت ها بر سرعت و خروجی افزونه تاثیر می‌گذاریند.

  متاسفانه در کار با افزونه‌ی GrTensor مشکلات غیر قابل چشم‌پوشی وجود دارد مانند قدیمی بودن افزونه و کم بودن جامعه‌ی پژوهشگرانی که با این افزونه کار می‌کنند. بنابراین برای رفع عیب و خطا باید وقت خیلی بیشتری بگذارید.

  اما با وجود مشکلات گفته شده، سرعت اجرا و سادگی دستورات آن هنوز ما را ترغیب می‌کند تا با این افزونه نیز کار کنیم. از طرفی برای ارزیابی نتیجه گاهی لازم است از دو طریق مثلاً از دو نرم‌افزار انجام دهیم و نتایج را با یکدگیر مقایسه کنیم. بنابراین، هر دو افزونه را در دو حوزه‌‎ی جدا از هم آموزش می‌دهم و برای یادگیری، نیازی به دانستن نرم‌افزارهای مادر خود ندارید زیرا که در لابه‌لای آموزشم نکات لازم را می‌گویم.

حال سراغ نوع دوم نرم‌افزارها برویم. به واسطه‌ی تلسکوپ‌های پیشرفته‌ای که بشر ساخته است، داده‌های بسیار بسیار زیادی از رصد کیهان داریم. این داده‌ها برای ما خیلی مهم هستند. زیرا به ما در ارزیابی مدل‌های کیهان‌شناسی کمک زیادی می‌کنند. با هر برنامه‌ای می‌توانید تحلیل داده انجام دهید اما برای خوانش و تحلیل داده‌های بزگ نیاز به نوشتن الگوریتم‌های اولیه‌ای دارید و این الگوریتم‌های از قبل نوشته شده‌، بیشتر به زبان پایتون و R بیان شده‌اند.


نرم‌افزار هایی که در بالا ذکر شد، در دسته های زیر، آموزش داده شده اند:

 


GrTensor


xAct

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *