シミュレーション14:カオス振動子を丸くつないでみる
2007/12/20
乱数による熱浴ではなく、力学的な仕組みだけを組み合わせてエネルギーの流れを確認することはできないだろうか。
そこで、連成振動子の代わりに、カオス的な運動を行う系を用いてシミュレーションを試みた。
下に示すような系を想定し、いろいろとシミュレーションを試みたのだが、いずれにおいても明確な一方向のエネルギーの流れは確認できなかった。
1.2次元の連成振動子 前のシミュレーション10とは内容的には別の物です。 2.多体問題の応用 互いに引き合う多数の分子を用意し、2つの等温壁の間に置く。 分子同士は引力によって、分子と等温壁は衝突によって、力を伝達する。 3.エノンのカオスを並べる ”エノンのカオス”と呼ばれる、三角形状のポテンシャルの中に分子を置いたものを並べる。 分子間に引力を働かせ、力の伝達を行った。 4.ばね振り子を並べる ばねの先に質点をぶら下げた振り子を複数個用意し、一列に並べた。 それぞれの質点同士をバネで結んで力の伝達を行った。 なぜ乱数による熱浴であればエネルギーは一方向に流れるのに、力学的なカオスでは一方向の流れが実現できないのだろうか?
ここで、乱数による熱浴シミュレーションとカオスシミュレーションを比較して、ある1つのプロセスの導入を試みた。
それは「エネルギーを等分配する」プロセスである。 ばね振り子を並べた系に、等温壁でエネルギー等分配を行うプロセスを組み込んだシミュレーションを行った。 その結果、はっきりとした一方向のエネルギーの流れが確認できた。 以上より得られる帰結は、 「一方向のエネルギーの流れを作り出すには、”エネルギーを等分配する”プロセスが不可欠」 ということだ。
結果のグラフ
左右の端でのエネルギー移動の様子
ワープゾーンの偏り無し (上のグラフで"14:バネ振り子" 茶色の線に対応する)
エネルギーが左側から流入し、右側に流出していることがわかる。 |