Show HN: David Deutsch "构造理论时间" 的 Python 模拟器

Show HN: Python Simulator of David Deutsch’s "Constructor Theory of Time"

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该文章介绍了一个基于 David Deutsch 构造理论框架的 Python 模拟器。该模拟器用代码形式展示了构造理论的关键概念，包括 Tasks、分支基质、量子引力、电磁学等。它包含一个通用构造器，可以自举自身，展示自复制能力。文章提供了功能概述、使用方法、示例代码和贡献指南，旨在作为教育资源和概念验证。

constructor-theory-simulator

David Deutsch 构造理论框架的一个 Python 实现，以代码形式展示关键概念——从简单的 Tasks 和分支基质到量子引力和电磁学。包含一个“通用构造器”，可以从一个 Tasks 列表中自举自身，展示了自复制和构造理论的力量。

“这是一个关于如何在代码中探索构造理论的演示，而不是一个高精度的物理引擎。对于正式的定义，请参阅 David Deutsch 和 Chiara Marletto 最近的论文 “Constructor Theory of Time”（2025 年 5 月 13 日）。

🚀 功能

核心框架 : Attributes, Substrates, Tasks, Constructors
不可逆和量子 Tasks: Many-worlds branching, decoherence guards
Timers & Clocks: 模拟本征时间，狭义/广义相对论修正
Fungibility & SwapConstructor: 自由交换相同的基质
ASCII 可视化工具 : ascii_branch() 用于快速的基于文本的分支检查
连续动力学 : 1D & 2D 基质, DynamicsTask, RK4 & symplectic integrators
耦合 Tasks :
- 引力二体 (1D)
- 库仑耦合 (1D)
- Lorentz-force (2D) 用于磁场中的带电粒子
量子引力 & 电磁学: Graviton & Photon 发射/吸收 Tasks
UniversalConstructor : 将任何 Tasks 列表引导到一个工作的 Constructor
Hydrogen atom constructors : 激发、退激和双原子碰撞
Demo 脚本 :
- demo.py – 展示每个 constructor 的运行
- bootstrap_demo.py – 通过 UniversalConstructor 实现优雅的自复制

🛠 开始使用

前提条件

Python 3.8+
(可选) matplotlib 用于相空间绘图

安装

git clone https://github.com/gvelesandro/constructor-theory-simulator.git
cd constructor-theory-simulator

运行单元测试

python -m unittest ct_tests.py

运行 Demos

python demo.py
python bootstrap_demo.py

注意: 如果你没有安装 matplotlib，demos 仍然可以运行；绘图会被跳过并显示警告。

🎯 使用示例

from ct_framework import (
  Attribute, Substrate,
  PhotonEmissionTask, PhotonAbsorptionTask,
  UniversalConstructor, ascii_branch
)
# 1) 定义你的 photon Tasks “程序”
ELEC = Attribute("charge_site")
prog = [
  PhotonEmissionTask(ELEC, emission_energy=5.0, carry_residual=False),
  PhotonAbsorptionTask(ELEC, absorption_energy=5.0)
]
# 2) 在运行时构建一个 Constructor
uc   = UniversalConstructor()
em_cons = uc.build(prog)
# 3) 发射一个 photon
atom = Substrate("A", ELEC, energy=20.0)
branches = em_cons.perform(atom)
print(ascii_branch(branches))
# => * charge_site (A)
#  * photon   (A)
# 4) 把它吸收回来
photon  = next(w for w in branches if w.attr.label=="photon")
restored = em_cons.perform(photon)[0]
print(restored)
# => A:charge_site(E=20.0,Q=0,t=2,F=charge_site)

🤝 贡献

这旨在作为一个教育资源和概念验证。非常欢迎贡献! 请:

提交 issues，说明缺失的 tasks 或物理模块
提交 pull requests，用于新的 constructors (例如化学反应，摩擦)
改进文档或添加更多 demos

📜 许可

在 MIT License 下发布。

🙏 致谢

灵感来自 David Deutsch 和 Chiara Marletto 在 构造理论 中的工作以及他们 2025 年 5 月 13 日的论文 “Constructor Theory of Time.”
感谢量子基础社区的反馈和讨论。