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Die Kunst des Wissenschaftlichen RechnensHäufig gestellte Fragen |
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© 2003-2004 Piet Hut und Jun Makino | Zurück zur ACS Homepage. |
Auf lange Sicht ist es unser Ziel eine Gemeinschaft von professionellen und Amateurastronomen zusammen zu bringen die interessiert sind Wissenschaft für die Allgemeinheit zugänglich zu machen, etwa in der Art der verschiedenen Open Source Gruppen, von denen das Linux Projekt vielleicht das bekannteste ist.
In einem gewissen Sinn ist die Wissenschaft das vielleicht älteste und bekannteste Open Source Projekt überhaupt. Seit den Tagen von Galilei haben mehr als ein Dutzend Generationen von Wissenschaftlern daran gearbeitet eine der Öffentlichkeit frei zugängliche Menge an Wissen über die uns umgebende Welt zusammenzutragen. Dieses Wissen ist unübertroffen in seiner Genauigkeit und in der Tatsache dass es traditionelle Grenzen zwischen den Kulturen und den Glaubenssytemen überspannt.
Das ACS Projekt hat das Ziel den Geist des 18. Jahrhunderts wiederzubeleben in dem interessierte Laien professionelle Wissenschatler in ihren Forschungen unterstützt haben. Der Hauptunterschied ist dass diese Zusammenarbeit heutzutage im World Wide Web stattfindet und nicht mehr in traditionellen Salons und dass man anstelle von Experimenten den Laptop benutzt.
Eine leicht zu benutzende Einführung bietet unser Online-Buch Moving Stars Around. Dort finden sie auf 250 Seiten eine komplette Einführung, einschliesslich Beispielen in C++. Von sehr einfachen Integratoren bis zum Hermite Schema hat der Leser die Gelegenheit Simulationen zum kalten Kollaps und zur Entstehung von Doppelsternen durchzuführen und er kann die Codes seinen eigenen Zwecken anpassen.
Eine detailliertere Methode mit N-Körper codes zu arbeiten bietet unsere mehrbändige Online-Bücherserie der Kali code, in der wir eine moderne Softwareumgebung für die Simulation von Sternsystemen entwickeln. In dieser Serie fangen wir ebenfalls bei einfachen Integratoren für das Zwei-Körper Problem an, um dann zu Integratoren höherer Ordnung für das generelle N-body Problem überzugehen.
Da unsere bevorugte Programmiersprache Ruby den meisten Lesern unbekannt sein dürfte, enthält die Kali Serie zusätzlich zur Mathematik, Physik und den Computerkenntnissen die notwendig sind das N-Körper Problem zu studieren auch eine Einführung in diese Sprache.
Ruby vereinigt die Flexibilität einer Skriptsprache mit den sprachlichen Möglichkeiten einer objekt-orientierten Sprache. Für ein grosses Software-Projekt wie die Entwicklung des Kali codes ist es unumgänglich Datenkapselung zu benutzen, wie es z.B. unter C++ möglich ist. Allerdings ist es nahezu umöglich bereits am Anfang zu wissen wie die endgültige Datenstruktur aussehen wird. Schnelle Codeentwicklung, nahezu unmöglich unter C++, ist ebenfalls notwending um Code zu schreiben der gut durchdacht und lesbar ist und nicht belastet wird von anfänglichen Fehlentscheidungen über die Datenstrukturierung.
Ruby selbst ist zu langsam für ernsthafte wissenschaftliche Anwendungen. Es ist allerdings einfach eine handvoll zeitkritische Zeilen Ruby-Code durch C-Code zu ersetzen und dadurch den Ruby Code so zu bechleunigen dass er fast die Geschwindigkeit von reinem C-Code erreicht. Wie das funktioniert wird unter Vol. 11: Speedup genauer erläutert.
Die meisten wissenschaftlichen Lehrbücher fassen aktuelles Wissen über ein Fachgebiet erst zusammen nachdem die Forschung auf diesem Gebiet zu einem gewissen Grad abgeschlossen ist. Dem Leser wird dann ein klarer Leitfaden präsentiert der nur wenig mit dem historischen Prozess gemeinsam hat in dem das Wissen erworben wurde und der auch nicht über fehlgeschlagene Versuche berichtet. Verglichen damit gibt es nur wenig Informationen aus denen Studenten lernen könnten wie man Fehler macht und aus ihnen lernen kann. Es ist deswegen das Ziel unseres Projektes auch solches, ansonsten übergangenes, Wissen zu vermittlen da es notwendig ist um ein rechenbasiertes Forschungsprojekt durchzuführen.
Anfänglich erwarteten wir dass unser Projekt etwa 10 Teile umfassen würde. Nachdem wir allerdings unseren ersten Band Moving Stars Around, beendet und im Web veröffentlicht hatten, lernten wir zwei wichtige Lektionen: 1) erst wenn man implizites Wissen darzustellen versucht weiss man was man wirklich verstanden hat; 2) sobald man erst einmal mit dem Schreiben angefangen hat, lernt man ständig neue Dinge hinzu, mit etwa derselben Geschwindigkeit mit der man schreibt. Wir erwarten daher dass selbst für die Kali Serie allein, mehrere Dutzend Teile eine realistische Zahl sind.
Der Name Kali stammt aus dem Sanskrit und bedeutet dunkel, so bezeichnet z.B. das kali yuga das dunkle Zeitalter in dem wir laut Hindu Mythologie zur Zeit leben. Dasselbe Wort taucht ebenso im Namen der Hindu Göttin Kali auf die in Abbildungen als schwarz dargestellt wird. Der Begriff dunkel schien uns angemessen für unser Projekt da wir uns auf Wissen konzentrieren wollen das sich nicht durch eine klare, logische Folge von Aussagen ausdrücken lässt. Anstelle dessen erwarten wir dass unsere Dialoge die eher weniger formalen und weniger klaren Nuancen hervorheben werden.
Ja, Studenten der Astronomie sind unsere Hauptzielgruppe. Wir hoffen dass die Online-Bücher und die Programme die hier vorgestellt werden für eure Forschungen von Nutzen sind. Wir hoffen ausserdem dass ihr eigene Sachen zu diesem Projekt beitragen könnt. Ihr könnt uns emails zuschicken und wir werden, im Rahmen wie es unsere Zeit uns zulässt, versuchen allen zu antworten. Ihr könnt ausserdem Ankündigungen für Summer Schools und andere Aktiviteaten die mit ACS in Zusammenhang stehen auf unserer Neuigkeiten Seite finden.
Wir möchten euch auch ermuntern Diskussionsgruppen zu bilden in der ihr eure Erfahrungen mit dem ACS Material mit anderen teilen könnt. Ihr werdet viel mehr Zeit untereinder haben Fragen zu diskutieren als wir Zeit haben werden eure Fragen zu beantworten. Und je ernsthafter eure Zusammenarbeit wird, umso mehr werden wir motiviert sein die vielen guten Vorschläge die ihr sicher haben werdet aufzunehmen und umzusetzen.
Falls sie Interesse an konzentrierten Sternsystemen haben, ja. Egal ob sie Beobachter oder Theoretiker sind, von 2005 an wird das Kali Projekt ihnen alle Werkzeuge geben die notwendig sind Rechnungen in einer kompletten Arbeitsumgebung durchzuführen. Unsere Präsentation ist so angelegt dass sie ohne Hintergrundwissen in Astrophysik benutzt werden kann. Falls sie etwas finden was noch fehlt bitte sagen sie es uns.
Absolut! Wir hoffen sehr dass sie unsere Software herunterladen werden um den virtuellen Himmel auf ihrem Computer zu entdecken, genauso wie sie den aktuellen Himmel mit ihrem Teleskop studieren. Wir haben versucht unsere Präsentation selbsterklärend zu machen. Zusätzlich werden wir versuchen weiterführende Erklärungen hinzuzufügen falls sie benötigt werden.
Falls sie den Eindruck haben dass wichtige Punkte noch nicht klar verständlich erklärt werden, oder sogar ganz fehlen, bitte lassen sie es uns wissen. Wir haben vielleicht nicht die Zeit jedem einzelnen zu Antworten aber wir können ihnen versichern dass wir für ihre Kommentare dankbar sein werden.
Da das ACS Projekt noch immer in seiner Anfangsphase steckt, ist der grösste Teil unserer Anstrengungen zur Zeit darauf ausgerichtet eine ausreichende Anzahl von Online-Büchern zu schreiben um eine komplette Arbeitsumgebung für N-Körper Simulationen präsentieren zu können. Wir erwarten dass wir diese Anfangsphase irgendwann in 2005 beenden werden. Danach wird es zunehmend Möglichkeiten geben uns zu unterstützen um ein virtuelles astronomisches Laboratorium zu erstellen.
Möglichkeiten für Softwareentwicklung reichen von Spezialgebieten wie numerische Methoden und Computersimulationen in der Astrophysik zu mehr generellen Fragen über Grafik, Benutzerinterface und paralleles Rechnen. Zusätzlich werden wir Hilfe brauchen um unsere Umgebung auf einer Reihe von Computern und Betriebssystemen laufen zu lassen.
In dem Masse in dem unser Projekt grösser wird, wird auch die Zahl seiner Benutzer zunehmen, so dass wir Freiwillige benötigen werden die Fragen von Benutzern beantworten und Anfängern helfen. Es wäre wunderbar, falls unser Material übersetzt werden könnte um es einer grösseren Leserschaft zugänglich zu machen.
Falls sie auf einem dieser Gebiete beitragen möchten, treten sie bitte mit uns in Kontakt.