如果要解决物理问题,由于单位的原因,通常必须处理非常小的数字,例如半导体感兴趣的能量范围位于该区域. 对于给定的问题,可以导出使用比例属性的方程,例如,使用一组不同的单位代替 SI 单位,因此使用的数字不会那么小。由于以比例单位推导方程是另一个错误来源,我感兴趣的是在使用 SI 单位计算时是否存在任何缺点(速度、精度等),因此与比例单位和更大的数字相比,数字非常小?
还需要比例方程吗?
计算科学
精确
缩放
2021-12-06 20:54:18
3个回答
方程中的项之间的比例差异往往会导致数值困难。你可以在任何你喜欢的单位工作,只要你是一致的。我的方法是始终对我的方程进行无量纲化,以便将参数数量减少到所需的最小值,但这只是为了我的方便。
与 Bill Barth 不同,我通常会尝试将事物保持在维度形式中。在单个方程中,这当然不会改变项的相对比例。但是,不进行缩放需要注意方程组的不同方程之间的相对缩放。可以在本文第 3.2.4 节中找到对我们记录的一个案例的讨论。
在大多数情况下,您使用什么单位制并不重要。但是,物理学处理的数字非常小(在 SI 中),特别是如果您使用单精度浮点数,您很快就会遇到麻烦。例如,电子电荷的平方非常接近可以表示的值。在这些情况下,使用数量接近 1 的单位是有意义的。
你为什么要使用你问的单精度浮点数?速度!例如,HPC 通常使用单精度来完成。
我不得不说,我不认为使用缩放单位会增加你看到的错误数量。在我的领域中,常见的能量单位是共同的长度单位是这通常很方便。诀窍是只进行一次单位转换,如果你真的需要 SI 数量。如果您担心转换物理常数,通常会引用多个单位系统,具体取决于它们最常用的方式。
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