ガウス曲率が一定で無い空間での測地線をトレースしたいのが目的です。多分、微分方程式の数値計算のような、空間を細かい部屋に分けて、(原則として)隣接する部屋間でのみ情報交換をします。
以下は今のところの考えなので、今後考察が進むと変わってゆくと思います。ですから、引用はくれぐれもご注意ください。この通りやってうまく行かなくても私は責任の取りようがありません、悪しからず。
アイデアとしては、空間をボロノイ図みたいなので区分し、それぞれがガラスとか水とか空気、つまり媒体として機能し、光が境界でスネル則などで屈折する、のが最初の考えです。
このとき、区分が正方格子などの結晶の感じだと等方性が確保できないだろうと踏んだので、準モンテカルロ法で中心点を計算しようとして、その方法を調べています。
非結晶媒体のシミュレーションは2次元でも役立ちそうで、簡単なのは今度の7月発売の88SRminiのN88-BASICで計算できるかな、と考えています。3次元はおそらく無理で、素直にWindowsでC言語を使うと思います。
屈折率を緩やかに変えてゆけば、おそらく光も緩やかに曲がってゆくだろう、というのが最初の考えです。音波なら音速、光線なら光速を区画ごとに緩やかに変化させます。
次に、ゲージ理論風のアレンジです。空間の曲率が変化するのを上述のボロノイ図の区画の体積を次第に変化させることで対応します。さて、曲率の変化と体積の変化がどう対応するのかが最初の問題となります。
ここからはかなり荒唐無稽になってゆきます。例えばブラックホールに近づくと区画の体積が小さくなってゆくのですが、区画内での速度が落ちて、光の滞在時間はそのまま、とします。つまり、通過する光から見ると速度は変わらず、体積が(平均して)一定に見える、ということ。これが時間と空間が濃くなって行く感じのシミュレーションだと思っています。
さて、これだけの仕掛けで曲率変化がどこまで再現できるのか。
テストとしてはまず、シュバルツシルト半径のすぐ外で光が周回する軌道があるそうで、それが再現できないと話になりません。つまり潮汐力(?)が出てくるのかどうか、が最初の難関。
その次が水星の近日点移動の再現です。
とにかく、定性的にでも再現できたらまずまずの成功とみなしたいと思います。
くどいですが、私がやると高校生の夏休みの自由研究レベルですから、学術的成果は本ブログには期待しないでください。おそらく、私が思いつく程度なので、とっくにどこかでやっていて、それを探すのが私のメインの作業です。探しながら、手元のパソコンで自分のアイデアをプログラミングしてみて、それっぽい感じの絵が出てくるかどうかが関心事です。