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2006年5月19日 (金)

量子化学とは関係ない話:Maximaによるリーマン幾何学の計算(1)

なんだか最近更新がないと思っておられた方、すみません。こんなことをやっていました。

数式処理システムMaximaによるリーマン幾何学の計算です。

Maximaの使用方法に詳しい方は、とりあえず、計算式ファイルをダウンロードしてみてください。トップページの一番下の「おまけ」の下のリンクから入れます。

内容は見ればわかる...って、そんなわけには行かないですね。一応、変数の定義だけ書いておきます。

g_2[i,j,]: 計量、下つき添字
g2[i,j]: 計量、上つき添字
g_2d[i,j,jk]: g_2を偏微分したもの
gam_3[i,j,k], gam1_2[i,j,k]: クリストッフェル記号
r1_3[i,j,k,l], r_4[i,j,k,l]: 曲率テンソル
r_2[i,j]: リッチ・テンソル
r: スカラー曲率

です。多分見てわかると思いますが、1_3とかは上つき添字が1つ、下つき添字が3つということを意味しています。

今のところ、対象は2次元で、球面と双曲平面です。

2Dspace1.macの場合、スカラー曲率を表示するには、Maximaで計算式ファイルをロードしてから、

r(x,y);

と入力してみてください。

リッチ・テンソルの(0,0)成分の場合には、

r[0,0](x,y);

とします。まとめて表示したい場合には、

for i:0 thru 1 do for j:0 thru 1 do
ldisplay(r[i,j](x,y));

などとします。

...いくら書いても説明し足りないような気がしてきましたが、必要そうなことは、おいおい記事に追加していきます。

それから、Maximaの入手先は、以下の通りです。

http://maxima.sourceforge.net/

質問がありましたら、ここにコメントとして付けてください。

ではまた。

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コメント

佐藤さま、
はじめまして!
竹内薫先生オフィシャル・サイトの物理掲示板から
お邪魔しました。

いきなり、用件のみにて失礼します。

*.mac というファイルなんですが,MAC環境Only
なのでしょうか?

小生のWindows XP上では、何も表示されないのですが?
(QuickTimeもインストール済みで、起動されている
 ようなのですが)

なにやら、ソフトのインストールが必要なのでしょうか?

投稿 Kimball | 2006年5月20日 (土) 12時00分

佐藤さま、
あ、し、失礼しましたー!!
MAXIMAさんに入力するファイル??なのですね??
てっきり、結果のグラフィック・ファイルかと
早合点しました。

投稿 Kimball | 2006年5月20日 (土) 12時16分

Kimballさま、こんにちは。

まったくの説明不足で、申し訳ありません。今日あたりちゃんと書こうと思っていたところでした。

では、あのファイルを使用する方法について説明します。

(1) まず、Maximaをインストールします。Windows版であれば、上記のリンクからダウンロードしたもので大丈夫なはずです。

Linuxであれば、コンソール版のmaximaではなく、xmaximaが必要と思います。これは、X Windowシステム上で動作するものです(ディストリビューションによっては、imaximaという名前かもしれません)。Macintoshの場合は、調査が不足していて、まだよくわかりません。

(2) 上記のページから、計算式ファイル(*.macファイル)をダウンロードします。リンクをただクリックしただけではだめだと思うので(ブラウザによって挙動が違うでしょう)リンクを右クリックして[対象をファイルに保存](IEの場合)などを選択して、デスクトップなどに保存します。

(3) 上のファイルを、Maximaが認識するパスにコピーまたは移動します。私の環境では、「C:\Documents and Settings\sato\maxima\」になります。Linuxならホームディレクトリでいいと思います。

どのパスを認識するかは、Maximaを起動してから、存在しないはずのファイルをロードしてみれば、確認できます(「load("test.mac");」とかと入力します。最後のセミコロンを忘れないでください)。

(4) Maximaでファイルを読み込みます。「load("2Dspace1.mac");」などと入力します。

後は、上記などのように入力してみてください(「r[0,0](x,y);」とか)。

r_4[i,j,k,l](x,y)であれば、実質的に1成分しかないことが確認できるでしょう(2次元なので)。

あと、ぽんぽこ様の和訳されたMaximaのマニュアルが

http://www.bekkoame.ne.jp/~ponpoko/Math/maxima/maxima_toc.html

にあります。参考にしてみてください。

でも、まだ説明し足りないような...。


投稿 佐藤 | 2006年5月20日 (土) 12時39分

佐藤さま、
小生のおっちょこちょい質問に、大変ご丁寧な回答を頂き
誠にありがとうございました!!

>>でも、まだ説明し足りないような...。
いえいえ!! とんでもありません。
(小生としては)いたれりつくせり!で大変助かりました!!
ありがとうございました!!
マニュアルは知っていたのですが、いかんせん、
どこになにが書いてあって、どこの何を使えば
何ができる、ということに見当をつけるのは
一苦労だったもので... \(^o^)/
-----
えへ、ディラック先生の文庫本、KAORUさま書評(日本経済新聞夕刊)で
知り、すかさず買ったのですが、ツンドク中です。\(^o^)/

投稿 Kimball | 2006年5月21日 (日) 08時41分

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