Описание пакета
Пакет Physics реализует компьютерное представление операций большинства объектов математической физики, в том числе: метрику пространства-времени (spacetime metrics) g[μ, ν], симметричные и антисимметричные символы Кронекера и Леви-Чивиты δ[μ, ν] и ε[μ, ν, ρ, ...], матрицы Паули и Дирака σ[μ] и γ[μ], дифференциальные операторы d_[μ] и Даламбера (d'Alembertian), n-мерную функцию Дирака δ и т. п. Пакет расширяет область применения компьютерных вычислений, вводя новые типы переменных и функций: anticommutative и noncommutative (антикоммутативные и некоммутативные), пригодные для формул квантовой физики, тензорные индексы пространства-времени, спинор и/или комбинированные типы, функциональное дифференцирование, дифференцирование по антикоммутирующим переменным, дифференцирование и упрощение тензорных выражений с помощью соглашения Эйнштейна о суммировании по повторяющимся индексам. При работе с этим пакетом не возникает необходимости изменять правила, применяемые при вычислениях вручную, на бумаге.
Подпакет Vectors включен в пакет Physics и расширяет его возможности при выполнении абстрактных векторных расчетов, реализуя непроектируемые (non-projected) 3D-векторы, включая инертное и активное представления непроектируемых дифференциальных операторов ∇, div, ∇2, а также алгебраические (не-матричные) представления проектируемых 3D-векторов в декартовом, цилиндрическом и сферическом базисах вектора. Это позволяет вычислять векторные выражения, не используя специфику координатного вида вектора и векторных операций, без обозначения векторного базиса. Можно работать с векторными выражениями именно в том виде, что применяется в книге, журнальной статье, в ручных вычислениях.
Чтобы работать с Maple / Physics, следует установить соглашения, позволяющие различать коммутирующие и антикоммутирующие переменные, 3D-векторы, тензоры и др. С пакетом Physics доступны соглашения advanced setup, но они не загружаются автоматически с самим пакетом. Для их загрузки и/или изменения соглашений об обозначениях (см. Setup) следует запустить Physics:-Setup().
После установки окружения для расчетов пакет Physics можно применять к задачам классической механики, квантовой физики, теории относительности.
Математические обозначения
Если Physics или Physics:-Vectors загружен в Стандартный Графический Интерфейс Пользователя (GUI) путем ввода в командной строке Setup(mathematicalnotation = true), то:
- коммутирующие и антикоммутирующие переменные отображаются разным цветом;
- непроектируемые и единичные векторы отображаются стрелкой и шляпкой соответственно;
- векторные дифференциальные операторы (Nabla, Laplacian и др.) – отображаются треугольником вниз и т. д.
Эти обозначения можно самостоятельно установить из меню:
Tools →Options→Display→Typesetting level = extended.