amangkurat：用于求解理想 (1+1) 维非线性克莱因-戈登方程的符号伪谱方法 Python 库
斑图形成与孤子
2025-12-30 v1 高能物理 - 理论
计算物理
摘要
本研究介绍了 amangkurat，这是一个用于求解由非线性克莱因-戈登方程控制的相对论标量场动力学的开源 Python 库。该软件实现了一种混合计算策略，将傅里叶伪谱空间离散与符号 Stö rmer-Verlet 时序积分器相结合，确保对光滑解具有指数级空间收敛性，并长期保持哈密顿结构。为优化性能，求解器采用基于 Courant-Friedrichs-LewY(CFL) 稳定性准则的自适应时间步长，并利用即时编译(JIT)实现力的并行计算。该库的能力通过四个标准物理情形得到验证：色散的线性波传播、phi-四次理论中的静态扭克保持、正弦-克莱因模型中的可积波动胚动力学，以及非可积扭克-反扭克碰撞。除了标准数值验证之外，本工作建立了多层次分析框架，采用信息论熵度量(香农熵、Rényi 熵和 Tsallis 熵)、核密度估计和相空间重构来量化这些情形的不同现象特征。统计假设检验确认这些情形代表了可区分的动力学群体。标准工作站硬件上的基准测试表明，该实现实现了高效的计算性能，使其成为非线性场论探索性研究和教育的可行平台。
引用
@article{arxiv.2512.22635,
title = {amangkurat: A Python Library for Symplectic Pseudo-Spectral Solution of the Idealized (1+1)D Nonlinear Klein-Gordon Equation},
author = {Sandy H. S. Herho and Siti N. Kaban},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.22635},
year = {2025}
}
备注
28 pages, 4 figures