Аннотация: Исследуется связь комплексных решений уравнения гармонического осциллятора с винтовыми движениями. Показано, что суперпозиция решений с противоположной хиральностью описывает синхронизированные линейные и вращательные колебания в системе "груз-пружина".

И что отдельно интересно, это то, что в очередной раз оказалось невероятно удобно работать с нейросетью DeepSeek:

1. Получилось сначала обсудить с ней идею, за пол дня, написав ей подобие промптов, а она в конце написала мне промпт, как для другой нейросети, над чем мне подумать.

2. А следующим днем у меня получилась канва на одну страницу, по которой DeepSeek за 1 минуту создала эту статью.

Попалась мне недавно статья Синус, косинус, квадратный корень FixedPoint. Автор размышляет как можно не затратно рассчитывать координаты и углы в микроконтроллере. Попробовал я подсказать автору пару аппроксимаций, но он оказался разговорчив только на тему "упадка автоматизации в РФ", а по делу как то не сложился диалог. Посмотрел, такие статьи не редкость. Например, очень хорошая статья Как посчитать синус быстрее всех на Xабре. В общем разгрузил себе голову на майских праздниках от главного хобби - геометрической алгебры.

В процессе изучения всего этого, возник у меня вопрос - а зачем вообще нужно аппроксимировать sin,cos, arctan и еще и в привязке к числу в двоичной системе, если есть декартовы координаты?

Из ответа на этот вопрос родилась идея этой статьи. Будет длинно, но если на примере подробно разбираться с работой машинного эпсилон и автоматическим дифференцированием, короче не получится. Следите за мыслью по ходу изложения. Начну с главного тезиса, и разверну по шагам  как это работает на примере операций с единичной окружностью.

Автоматическим дифференцированием можно назвать любую конечную разность, например dy=(y(x+ε)-y(x-ε))/(2*ε). Разность взята центральная, так как она дает меньшую погрешность.

 ε это машинный ноль. За счет округления до младшего бита его главное свойство: ε^2=0.

Эта статья по сути не более, чем описание основных моментов идеи. И если у кого то появится желание поставить эту идею на строгие математические рельсы, с удовольствием готов поучаствовать. Кто в этом случае опубликует финальную версию мне искренне не важно.

Доброго дня, Хабр!

 На этой постоянной сломали копья море физиков, но так никто и не смог ее объяснить.

Ну и мне, в общем всегда было любопытно, что за зверь такой невиданный, разуму неподвластный.

 В прошлой статье про постоянную тонкой структуры, так сказать, забрезжила у меня идея на тему формы кривой потенциала Леннарда-Джонса, но сумбурно как то. Потом я забыл про идею, но вот снова столкнулся с этой кривой, неожиданно в истории про аппроксимацию вязкости растворов близко к точке замерзания. Но здесь не об этом.

 Изучил подробно ту функцию из прошлой статьи, и опять же, неожиданно для себя, ту старую идею про постоянную тонкой структуры сформулировал окончательно.

 Точность получил выше, чем эксперимент для CODATA, относительно экспериментального определения постоянной тонкой структуры, на 2024 год!

Привет, Хабр!

Сегодня расскажу, как нейросеть DeepSeek-R1, несмотря на свои ограничения, помогла вывести обобщённое уравнение плоскости и поверхности второго порядка в геометрической алгебре (GA) через матрицы Паули. Это не просто история про «ИИ vs математика» — это пример симбиоза, где человек направляет, а машина предлагает идеи, которые иначе могли бы остаться незамеченными. Это пример того, как технологии расширяют возможности исследователя, а критическое мышление превращает сырые идеи в строгие математические конструкции.

___________________________________________________________________________

Разложение я такое получил, собственно, использовав матрицы Паули как базис разложения и следом получил ну очень много математических бонусов, например то, чем здесь делюсь.

Любая матрица 2х2 (и не только вещественная и не только 2х2) разлагается в UVWT базис Клиффорда-Паули. Для 4х4 UVWT мы получили, но теория обещает все размерности 2^n, мне лично дико интересно что получится. И с вами, дорогие хабровчане, начнем с простого, про матрицы, как гибридные числа на плоскости.

Матрицы Паули. Финал.

Это последняя статья на эту тему. Все предыдущие с таким заголовком были тренировочными перед этой, с разным результатом, разумеется. И мне и вам, тема как бы интересна, но прямо скажем - не будем на этом зацикливаться.

Спойлеры, что вас ждет в финале:

Визуализация действия операторов Паули на векторы в динамике.

Концепция объединения линейной алгебры и ТФКП.

Простое определение геометрического произведения.

Взаимодействие ковекторов и векторов: градиент и оператор Лапласа.

Обобщение формулы Муавра на матрицы 2х2

Очень много данных по алгебрам Клиффорда и проективной геометрии в ссылках от моего товарища в конце статьи.

Статья о том, что каждая из матриц Паули это простой геометрический объект - единичный орт системы обычной координат. Без историй про инфинитиземальные повороты и прочее квантово-механическое и прекрасное.

Так же как и в прошлых двух статьях структура статьи такая, сначала рецепт, потом все остальное.

Всем искрене желаю приятного чтения и ежедневной простоты мышления, например как в учебнике Клиффорда, который я недавно прочитал (Клиффорд это автор одноименных алгебр, частью которых является алгебра матриц Паули, кто не слышал).

Вдогонку к сюжету про матрицы Паули, решил провести параллель с матрицами Дирака, которые состоят из матриц Паули.

Статья так же в рамках жанра кейс. В этот раз напишу кратко, просто наблюдаемые математические факты.

Так как рецептом в данном случае является принцип, а не формула, то в этот раз под кат убрать нечего. Так же не смогу привести подробно символьные вычисления, потому что промежуточные результаты не входят в страницу даже самым мелким шрифтом. Поэтому привожу только результаты, и поэтому тип статьи "сложно".

Теоретически, если развить данную идею, то можно будет в рамках геометрической алгебры построить любое количество измерений. Поэтому делюсь идеей для тех, кого это интересует.

Действительно ли конструкция ниже описывает девять измерений, нужно изучать, это пока предположение.

Давно хотел я написать про матрицы Паули. Но каждый раз, когда я читал очередную чисто научную статью на схожую тему, задавал простой вопрос: "Дружище, ты за что так не любишь людей?". Поэтому во-первых статья в жанре "научно-популярный кейс", во-вторых из изначальной идеи статьи долго исключал все, что возможно, из лишнего и труднопонятного.

В-третьих, основной рецепт во введении, на первой же странице.

Мне не нравится, когда от букв в глазах рябит, или много не нужного лирического текста, или не очень понятно, где же практически полезный рецепт и линия повествования. Поэтому в основном тексте только суть, а все подробности кейса убраны под кат, для тех читателей, кому нужны подробности, а не простота.

Все что ниже, наверное, у кого-то опубликовано, но мне лично не попалось. С одной стороны, к моему сожалению, потому что сэкономил бы полгода своего досуга. С другой стороны, разобраться было увлекательно. Ну и буду рад, если кому знания о таком инструменте окажутся полезными, или хотя бы расширят кругозор.

"Когда я умру, первым делом посчитаю спросить у дьявола, – каков смысл постоянной тонкой структуры?" Вольфганг Паули

Так написано в статье в Википедии о этом числе.

Решил поизучать в чем загадочность числа и обеспечил себе на две недели досуг за игрой в циферки. Очень интересная ира, для того чтобы отвлечься от работы, если нравится наука. Занимательность ниже изложенного в том, что с точки зрения Википедии даже нумерологические упражнения над этой постоянной не дали результата.

Что отдельно интересно, все упражнения крутились вокруг некого числа около единицы, но никакие константы и их комбинации не подходили, и статья изначально задумывалась как констатация факта загадочности числа. Но неожидано сегодня получилась точность "аш 16 знаков, Карл!", и понял, что таким занимательным фактом нужно сразу делиться с другими людьми, интересующимися физ-мат дисциплинами.

Как то сама пришла в голову мысль связать "1+1=2", постоянную Дирака и волновую функцию. Исключил из выражения волновой функции массу, подставил скорость света с минусом и планковскую длину, перевел величины в безразмерный вид, и просто следовал за числами, составляя аппроксимацию с постоянной тонкой структуры и математическими константами, что бы это не означало.

Вот что получилось:

Наверное, среди бывших и нынешних студентов технических университетов, найдутся те, кто помнит приятное ощущение, когда кажущаяся сложной в начале математическая конструкция разложилась по полочкам и стала предельно ясной! Попробуем сложить простую картину взаимосвязи понятной с первых курсов векторной геометрии и таких материй, как алгебры Клиффорда, кватернионы и спиноры. 

Интерес начался со статьи «Единый математический язык для физики и инженерного искусства в 21 веке». Очень удобно, когда векторы можно переставлять местами в произведении и даже делить друг на друга, а повороты так и вообще задаются простейшими формулами. Но...