双摆混沌模拟

DOUBLE PENDULUM · CHAOS

两个几乎一模一样的双摆,初始角度只差 0.001 弧度(约 0.06°)——看它们的轨迹多快分道扬镳。
方程是确定的,未来却算不准,这就是混沌。

模拟 SIMULATION

拖动小球可以直接摆初值(手机上也可以)。青色是 A 摆,橙色是 B 摆——B 的 θ₁ 永远比 A 大 0.001 弧度。

A 摆 · θ₁₀ B 摆 · θ₁₀ + 0.001 rad
θ₁ · 摆角 A
θ₂ · 摆角 A
ω₁ ω₂ · 角速度
E · 系统总能量
Δ · 两摆末端距离
能量读数是数值积分的"体检表":阻尼为 0 时它应该几乎不变(RK4 积分,能量漂移极小);开了阻尼,它会持续衰减——摆终将停下来。

参数 PARAMETERS

杆长/质量/重力/阻尼/轨迹长度实时生效;改初始角度会把摆重新挂起来(角速度清零、轨迹清空)。

物理内核:拉格朗日方程推导的四维一阶 ODE + RK4 数值积分(240 Hz 子步进),核心逻辑有 40+ 条 node 断言测试覆盖(能量守恒、收敛阶、混沌发散都验过)。

这是什么 WHY CHAOS

双摆是教科书级的混沌系统:运动方程完全确定、没有随机数,但初值差 0.001 弧度,几秒钟后两条轨迹就毫无关系—— 初始误差被指数放大,这叫对初值的敏感依赖

玩法建议:先看默认初值下青/橙轨迹如何分叉;然后把阻尼拉到 0.3,看混沌怎么被"磨平"; 再试试把两个初值都设得很小(±10°),这时它退化成近似周期运动,混沌消失—— 同一个方程,参数不同,行为天差地别。

混沌 ≠ 随机:重播同一组初值,轨迹分毫不差。不信就点两次"重置"。