N体引力系统的平衡状态

通过N体模拟研究封闭引力系统的演化。这不仅在自身方面具有独立的兴趣，也为引力系统的动力学与统计力学属性提供了洞察：稳定平衡状态的可能性及其相关松弛时间将为理想的测试松弛理论的情形。事实上，对于单质量N体系统发现存在此类平衡状态，其条件仅为从自引力理想气体球的基本统计力学考虑所得。然而，即使满足此条件，某些初始状态也可能未达到等温球。因此，这仅是一个充要条件。简单的考虑还表明，对于固定总质量、能量和半径，稳定的等温球是唯一的。因此，对于多质量系统中质量较大颗粒在中心累积所致的密度轮廓的统计不可逆扰动会破坏这些平衡，除非保持上述量不变。在N=2500时，经历剧烈松弛的系统中，达到此状态的时间尺度异常短（仅为几个动力学时间尺度）。实现热平衡所需的时间取决于初始条件，可能相当于动力学时间尺度（即使未满足剧烈松弛条件）或两体松弛时间尺度。速度各向异性的松弛时间介于这两个时间尺度之间：相对于动力学时间较长，但比能量松弛时间短约四倍。