Re: Di cosa si occupa la Fisica Computazionale?

From: Giorgio Pastore <pastgio_at_univ.trieste.it>
Date: Fri, 31 May 2002 23:16:25 +0200

CodeNinja wrote:
>
> Ho letto in uno dei post precedenti (riguardo la fisica teorica) che si
> citava una nuova branca della fisica: la "fisica computazionale".
>
> Sarei interessato a sapere di cosa si occupa, quali sono i suoi
> argomenti di ricerca, ecc.
...

La fisica computazionale e' semplicemente uno dei tanti modi per
individuare dei settori di ricerca piu' mediante le metodologie che
mediante i contenuti specifici. In questo senso e' sullo stesso piano
della ricerca teorica e di quella sperimentale. Storicamente e' nata
come branca specializzata della fisica teorica, almeno nel senso che
inizialmente sono stati i teorici (ma non solo!) a sviluppare metodi e
ricerche utilizzando le possibilita' offerte dai computer per fare dei
veri e prorpi esperimenti numerici in grado do gettar luce su
problematiche sperimentali complesse o di sviluppare le estreme
conseguenze di teorie non facilmente riconducibili a trattazioni analitiche.

Oggi si tratta di un insieme di settori di ricerca trasversale a
moltissime branche della fisica. Giusto per citare un campionario di
settori della fisica computazionale, ci trovi ricerche nel campo dell'
idrodinamica, della fisica molecolare, degli stati condensati, delle
alte energie, della astronomia, dell' econofisica etc.

Tuttavia non tutta la ricerca fisica che richiede calcoli al computer e'
fisica computazionale. Il confine lo passi quando il calcolo numerico
viene utilizzato non solo come strumento per risolvere equazioni
complesse ma soprattutto per esplorare le possibilita' e le alterative
di una teoria o di una fenomenologia e quando si cercano nuovi strumenti
computazionali per risolvere problemi fisici.

Questo richiede un' ottima conoscenza degli strumenti (programmazione,
calcolo numerico) e anche una buona capacita' di comprendere le
elaborazioni teoriche da una parte e le problematiche sperimentali dall' altra.

Ti posso dare un idea piu' precisa usando l' esempio della ricerca in
fisica dei liquidi (il mio campo).
La ricerca computazionale ha permesso di riempire il gap tra teoria
(estremamente complessa ed in cui era estremamente difficile individuare
in modo autonomo le possibilita' di approssimazioni significative) ed
esperimenti la cui interpretazione e' spesso estremamente indiretta o
che forniscono risposte parziali alle domande teoriche. Per esempio, la
struttura media di un liquido e' un oggetto esplorabile solo
parzialmente mediante gli esperimenti. Non c'e' un esperimento che dica
in modo chiaro quale e' la disposizione "media" degli atomi in un
liquido. D'altronde la meccanica statistica permetterebbe di risolvere
il problema in linea di principio. Tuttavia, in presenza di interazioni,
il formalismo e' al di la' di quello che puo' essere calcolato "sul
retro della busta". Lo sviluppo di intere metodologie di esperimenti
numerici, negli anni '60-'80 ha reso possibile arrivare ad un quadro
soddisfacente permettendo di interpretare consistentemente i dati
sperimentali e dando spunti per approssimazioni ragionevoli dall' altro.
Tutto questo sarebbe difficilmente stato possibile senza il lavoro di
molti ricercatori che hanno messo a punto metodi originali di
simulazione (le famiglie dei metodi di Dinamica Molecolare e Monte Carlo
in primis).

Non so se queste righe rispondono, almeno parzialmente, alla tua
curiosita'. Probabilmente sarebbero necessari molti piu' esempi. Se ti
interessa posso provare a darti ulteriori informazioni un po' alla volta.

Ciao

Giorgio
Received on Fri May 31 2002 - 23:16:25 CEST