利用Python编写一维伊辛模型N=20,T=1.0 ,计算每一步翻转的能量
时间: 2024-03-01 15:54:05 浏览: 18
好的,我理解了你的问题。以下是我为你提供的Python代码:
```python
import random
import math
N = 20
T = 1.0
# 初始化每个格子的自旋状态,1表示正自旋,-1表示负自旋
spins = [random.choice([-1, 1]) for i in range(N)]
# 定义能量计算函数
def calculate_energy(spins):
energy = 0
for i in range(N):
energy += -spins[i] * spins[(i+1)%N] # 计算相邻自旋之间的相互作用能
return energy
# 定义翻转函数
def flip_spin(spins, i):
spins[i] = -spins[i]
# 模拟翻转过程
for step in range(1000):
# 随机选择一个自旋进行翻转
i = random.randint(0, N-1)
old_energy = calculate_energy(spins)
flip_spin(spins, i)
new_energy = calculate_energy(spins)
delta_energy = new_energy - old_energy
# 根据 Metropolis 准则决定是否接受翻转
if delta_energy > 0 and math.exp(-delta_energy/T) < random.random():
flip_spin(spins, i)
# 输出每一步翻转的能量
print(delta_energy)
```
这段代码实现了一个包含20个格子的一维伊辛模型,并模拟了1000步翻转过程。在每一步翻转之后,我们都会计算翻转前后的能量差(即$\Delta E$),并输出这个能量差。注意,这里的能量差是指翻转一个自旋所带来的能量变化,而不是整个系统的能量变化。如果你需要计算整个系统的能量,可以调用`calculate_energy`函数。
另外,我们还使用了 Metropolis 准则来决定是否接受翻转。这个准则的具体实现方式是,如果翻转会导致能量增加(即$\Delta E>0$),那么以概率$\exp(-\Delta E/T)$接受翻转;否则,总是接受翻转。其中,$T$是系统的温度,可以调整它的值来控制翻转的激烈程度。