鄒忠毅 中國文化大學物理系 2013,3,2

 小朋友下樓梯  世紀帝國  魔獸世界   ACT, AVG, DAN, FGT, FPS, PZL, RCG, RPG, RTG, SLG, SPT, STG, TAB ………………………..

為什麼 我要 玩電動？

贏

 給我必勝密技～～～ ，必勝密技～～～ 誰理你 怎麼贏？

 把遊戲當作供品買來拜  一試再試，不眠不休，鞠躬盡瘁， 玩死再說  都是機器不好，都是機器不好。。。  玩出火來了，破壞王出現  真人 PK

 學習前輩點點血跡的寶貴經驗  玩出感覺來，練出一隻快手  Save and Load 大法  說的一口好遊戲  舉一反三，打遍天下  終於進入無間道－－－終身職業， 或

縱橫江湖三十餘載，殺 盡仇寇，敗盡英雄，天下 更無抗手，無可奈何，惟 隱居深谷，以鵰為友。嗚 呼，生平求一敵手而不可 得，誠寂寥難堪也。 劍魔獨孤求敗 金庸，神鵰俠侶，第二十三回

 更大，更複雜的超級大世界  自然世界的規律  為什麼我就是想知道

 物 ~~~~ 理 ~~~~~  就是要找規律  怎麼做呢？

 學習前輩點點血跡的 寶貴經驗  Save and Load 大法  玩出感覺來，練出一 隻快手  說的一口好遊戲  舉一反三，打遍天下  終於進入無間道－－ －終身職業，或  要讀書呀  嘗試錯誤  熟練的師傅  歸納法  推演法  科學家或 ~~~~

 歸納法 ◦ 我吃的鹽比你吃的飯還要多！！！  推演法 ◦ 如果這桶牛奶賣掉的話，就可以買 一窩小雞 ＜（￣︶￣）＞

 物理學史中的好例子 ◦ 第谷 · 布拉赫 （ Tycho Brahe, ） ◦ 約翰內斯 · 克卜勒 （ Johannes Kepler, ） ◦ 艾薩克 · 牛頓 （ Isaac Newton, ） 13 物理學與集郵古代中國的科學發展 圖片來源： wiki

 理論與實驗 理論實驗 我在哪裡？

 越來越難解的運算問題 ◦ 你算一顆原子，我算兩個原子， 他。。。 ◦ 一維系統算完了，算二維。。。 ◦ 謎之音： 漂亮的女人都已經 ~~~~~~~~ ，簡 單的題目都已經 ~~~~~~~~ 。

 越來越複雜的資料處理 ◦ 路口計算車流量的工讀生 ◦ 放大一萬倍看看  本子寫不下  分析做不完  工讀生要辭職了

 人工處理越來越難 ◦ 現代人的生活呀 ◦ 把時間留給家人 ◦ 一定要找個好幫手

 特色 ◦ 高速的運算能力，有耐心執行 長時間繁複而單調的計算。 ◦ 大量資料的處理能力，能夠儲 存及分析大量資料

 它是什麼？ ◦ 廣義與狹義的定義

 基本的使用 ◦ 作為理論物理計算的幫手 ◦ 作為實驗數據分析的工具  進階的使用 ◦ 模擬 → 建立一個虛擬小世界

 怎麼要這個好幫手，幫我的忙？ 小黑，去撿球 Orz...

 怎麼要這個好幫手，幫我的忙？  自我管理－－作業系統 ◦ 以前有許多種，現在 T_T  幫忙做事－－應用程式 ◦ 別人寫好的 ◦ 自己寫 ^_^

 可是電腦還是很笨 -_-b  程式語言－－把你要它做的事講清楚 ◦ 函數，副程式 sin(x), sort(x) ◦ 邏輯判斷 if... then... else... ◦ 迴圈（重複的一直做，一直做 ） for i=1 to 100 do while(... ) end

把一個概念， 變成可執行的步驟

 尋找方程 f(x) = 0 的根

 找錢問題 ◦ 將所找的錢，用最少的鈔票或硬幣組合 ◦ 使用的貨幣種類  1000 元， 500 元， 100 元， 50 元， 10 元， 5 元， 1 元 ◦ 問題，顧客用 1000 元鈔票買了 376 元的 物品，該怎麼找錢？ ◦ 寫下程序

計算物理能幹什麼？ 理論的工具 實驗的幫手 模擬

 方程式求解（聯立方程祖，微分方 程。。。）  求函數的極值（ 最佳化問題 ，求 解系統的基態問題。。。）  函數計算或數組的變換（數值積分，傅 立葉變換，小波變換。。。）  矩陣或行列式的運算（座標變換，矩陣 力學計算。。。）

 波的干涉  由方程式變成圖像  可以動就更好了

 大量實驗資料的收集與儲存  大量實驗資料的資料庫的建立  大量實驗資料的分析與比對  尋找大量實驗資料中的規律性  AMS 太空反物質磁譜儀實驗

例如： 計算統計資料

 建立一個想像的世界  你來制定規則，建立世界  如果你願意的話，比較現實世界

 虛擬實驗 ◦ 設計一組規則或限制 ◦ 給定一個環境與起始條件 ◦ 小世界開始運作  用途 ◦ 突破實際技術限制 ◦ 節省時間與金錢 ◦ 加速理論與實驗的連結

 灰塵聚集（ DLA - Diffusion Limited Aggregation ） ◦ 簡單的規則 1. 設定一個灰塵粒子為中心。 2. 從不遠處隨機飄來另一個灰塵粒子。 3. 這個隨便亂飄的灰塵粒子，可能會碰到 中心的灰塵團，然後就停下來結成一個 較大的灰塵團。它也可能在亂飄一陣之 後，就飄走了。 4. 然後回到第二步，再來一個粒子。

 灰塵聚集的例子（ DLA - Diffusion Limited Aggregation ） ◦ 複雜的結果 ◦ 碎形 (Fractal) 結構出現了

 灰塵聚集的例子（ DLA - Diffusion Limited Aggregation ）  與實驗的比較 ◦ 某些菌類的培養 （日本中央大學 松下貢教授團隊 的實驗結果） 枯草杆菌

例子：窗上的冰 Fractal Growth Phenomena Tamas Vicsek, 1992

例子：雪花 Fractal Growth Phenomena Tamas Vicsek, 1992

 細胞自動機（ Cellular Automata ） ◦ 由 Stanislaw M. Ulam （ ）與 John von Neumann （ ）在 1950 年代提 出 ◦ 在電腦上簡單地模擬人工生命 ◦ 給定舞台、演化規則、初始條件後，系統開始 演化 ◦ 參考網站：（在 Google 上打 “ 細胞自動機 ” ） 圖片來自 wiki 百科

 Open Source Physics ◦  師範大學黃福坤老師的 物理教學示範網站 ◦ ◦  Easy Java Simulations ◦  物理雙月刊：自由軟體專欄 ◦

 你就是導演 ◦ 舞台及演員？（維度，邊界及變數） ◦ 角色特性與規則？（物理定律） ◦ ㄧ開始的狀況？（起始條件） Schelling model 2005

理論 實驗 再看物理的支柱 計算

 一字，曰 心  處處有物理  科學的方法  新的工具，新的思考，新的遊戲

好好玩