🎉 Ми досягли рубежу, до якого йшли з самого початку: 1000 інтерактивних фізичних симуляцій на MySimulator. Хвиля 110 додала 60 нових симуляцій і вивела нас за фінішну риску. Коли ми запускалися з жменькою демонстрацій класичної механіки, ідея про 1000 інтерактивних браузерних симуляцій здавалася нездійсненно амбітною. Сьогодні це реальність. Ось що нового і як ми до цього дійшли.
Що нового в Хвилі 110
Хвиля 110 охоплює три великі нові напрями, які читачі просили вже деякий час.
Фізика плазми: Поведінка високотемпературного іонізованого газу, що лежить в основі як термоядерного синтезу, так і космічної погоди. Нові симуляції включають динаміку утримання плазми, що показує, як магнітні поля утримують енергійні іони в тороподібній конфігурації поля, візуалізацію поперечного перерізу токамака з рендерингом силових ліній у реальному часі, а також нестійкість Z-пінчу — вигинання та «сосископодібну» деформацію струмонесучого плазмового стовпа, через яку неутриману плазму так важко приборкати для виробництва енергії.
Матеріалознавство: Мікроскопічний світ кристалічних твердих тіл, меж зерен та атомних дефектів. Зростання кристалів під механічним напруженням дозволяє спостерігати, як зерна зароджуються, конкурують і або зливаються, або руйнуються залежно від швидкості прикладеної деформації. Міграція меж зерен візуалізує, як межі розділу між кристалічними зернами рухаються в умовах відпалу — основа термічної обробки в металургії. Динаміка дислокацій моделює лінійні дефекти в кристалічних гратках, рух яких відповідає за пластичну деформацію металів.
Поглиблена квантова механіка: На основі наших наявних квантових симуляцій Хвиля 110 додає квантовий гармонічний осцилятор із регульованими рівнями енергії та візуалізацією густини ймовірності, прецесію спіну, що показує прецесію магнітного моменту навколо прикладеного поля, а також візуалізацію квантової заплутаності — схематичне представлення того, як вимірювання спіну однієї заплутаної частинки миттєво обмежує спін іншої, незалежно від відстані між ними.
Родзинки: нові симуляції, які варто спробувати обов'язково
Із 60 новими симуляціями важко обрати улюблені, але ці чотири вирізняються особливою пізнавальністю та візуальною привабливістю:
- Утримання плазми: Спостерігайте, як заряджені частинки рухаються по спіралі вздовж силових ліній, і інтуїтивно зрозумійте, чому утримання термоядерного синтезу — одна з найскладніших інженерних проблем. Регулюйте напруженість поля і дивіться, як утримання покращується — або катастрофічно руйнується.
- Зростання кристалів: Почніть із перенасиченого розплаву та спостерігайте, як формуються дендрити, коли атоми стають на позиції ґратки з найнижчою енергією. Пришвидшіть час, щоб побачити рекристалізацію, а потім прикладіть напруження, щоб побачити ковзання меж зерен.
- Квантове тунелювання: Надішліть хвильовий пакет на потенційний бар'єр, який класична частинка ніколи не змогла б подолати. Регулюйте ширину та висоту бар'єра, щоб побачити, як ймовірність проходження — квантовий тунель — звужується майже до нуля або відкривається широко.
- Нестійкість Z-пінчу: Красива та хаотична симуляція, що показує, чому найпростіша геометрія утримання плазми — стискання струму власним магнітним полем — є фатально нестабільною. Обов'язково до перегляду для всіх, хто вивчає концепції термоядерного синтезу.
Як ми до цього дійшли: створення 1000 симуляцій
У 2023 році MySimulator запустився з 10 симуляціями: маятник, подвійний маятник, рух снаряда, інтерференція хвиль, атрактор Лоренца, «Гра життя» Конвея, Boids, молекули газу, система пружина-маса та ряди Фур'є. Кожна працювала в єдиному HTML-файлі на чистому JavaScript і Canvas 2D. Просто, швидко, без залежностей.
Кожну наступну хвилю формував відгук спільноти. Хвилі 1–30 заповнили класичну механіку та хвильову фізику. Хвилі 31–60 розширилися на квантову механіку, гідродинаміку та клітинні автомати. Хвилі 61–90 додали симуляції з біології (хижак-жертва, поширення хвороб, еволюція), хімії (молекулярна динаміка, реакція-дифузія) та астрономії (N-тільна гравітація, орбітальна механіка). Хвилі 91–110 просунулися у фізику плазми, матеріалознавство та математичну візуалізацію.
Перехід на WebGL — що почався в Хвилі 45 для симуляцій із великою кількістю частинок — став найбільшим стрибком продуктивності. Симуляції, які були неможливі при 60 кадрах/с на Canvas 2D (гідродинаміка з 50 000 частинок, симуляції галактик із 200 000 тіл), стали звичною справою. Оптимізація для мобільних пристроїв з'явилася в Хвилі 70: сенсорне керування, адаптивні макети та обмеження частоти кадрів з урахуванням заряду батареї.
Правило, яке не змінилося з першого дня: Кожна симуляція працює повністю у вашому браузері. Жодних встановлень, плагінів чи облікових записів. Просто клацніть і досліджуйте.
Хвиля 111 вже в розробці. Якщо є галузь симуляцій, яку ви хотіли б побачити на сайті, форма зворотного зв'язку завжди відкрита. Дякуємо за цікавість, якої вистачило на 1000 симуляцій.