¿Qué es la física computacional?
La física computacional es un campo que utiliza fórmulas físicas existentes y algoritmos numéricos para hacer cálculos a gran escala con computadoras que llevarían mucho tiempo y serían tediosas de realizar a mano. Esencialmente, es una rama de la física que se ocupa de hacer modelos matemáticos y soluciones mediante el uso de computadoras y programación. Los modelos matemáticos que los físicos pretenden crear a menudo implican grandes cantidades de información que requieren computadoras muy potentes para procesar.
La clasificación exacta de la física computacional en el campo general de la física a menudo se debate. Algunos lo consideran una rama de la física teórica, ya que tiende a involucrarse con áreas de la física que aún son profundamente teóricas con poco apoyo experimental sólido. Otros creen que debería considerarse una rama de la física experimental, ya que los datos utilizados generalmente provienen de experimentos. Sin embargo, en su mayor parte, los científicos están de acuerdo en que se ubica en algún lugar entre las dos disciplinas y tiene componentes tanto teóricos como experimentales.
La física moderna depende en gran medida de las computadoras para resolver muchos de los complejos aspectos matemáticos de los experimentos y las teorías. Los campos de física como la astrofísica, la mecánica de fluidos y la física del acelerador dependen de la programación y la computación. En física del acelerador, por ejemplo, las computadoras deben monitorear, registrar y analizar grandes cantidades de información cada vez que las partículas chocan en un acelerador de partículas. La física computacional del estado sólido intenta descubrir el vínculo entre las propiedades atómicas de los sólidos y sus propiedades a gran escala mediante el análisis de grandes cantidades de información sobre los sólidos a nivel molecular.
Hay muchas otras tareas resueltas a través de la computación que se pueden agrupar libremente en el campo de la física computacional. A menudo, tareas como resolver ecuaciones diferenciales e integrales o evaluar matrices muy grandes se usan para hacer cálculos sobre sistemas físicos. Estas tareas podrían clasificarse fácilmente como matemáticas puras, que son matemáticas realizadas únicamente por el bien de las matemáticas. Sin embargo, cuando se realizan para discernir información relacionada con la física, pueden caer fácilmente en la categoría de física computacional.
Muchas universidades ofrecen cursos de física computacional, aunque cualquier instrucción preuniversitaria en el campo es rara. Los cursos universitarios introductorios tienden a enseñar principios básicos de programación y cómo aplicarlos a problemas relacionados con la física. Los cursos posteriores, a menudo impartidos en el nivel de posgrado, enseñan cómo manipular y resolver grandes problemas compuestos por grandes cantidades de datos mediante el uso de algoritmos y prácticas avanzadas de programación.