Strona głównaPytania → Modelowanie komputerowe w fizyce

Modelowanie komputerowe w fizyce

Pytanie

Pyta Michał

Skoro matematyka jest tak powszechnie obecna w przyrodzie, to czy jesteśmy w stanie tak opisać prawa fizyki, aby chociaż teoretycznie można było je symulować na komputerze? Np. stworzyć model wszechświata, takiego jak nasz?

Odpowiedź

Odpowiada dr hab. Piotr Sułkowski

Symulacje, czy też modelowanie komputerowe, należy obecnie do standardowych metod badawczych fizyków i stosowane jest w większości dziedzin fizyki. Najczęściej modeluje/symuluje się zachowanie bardzo dużych układów, np. złożonych z bardzo wielu cząstek. Często metody modelowania komputerowego stosuje się do układów, dla których znane podstawowe praw fizyki, które opisują zachowanie elementarnych składników takich układów (np. cząstek) — cała trudność natomiast często polega na tym, jak prawa opisujące pojedyncze takie składniki (np. ruch cząsteczek powietrza) przełożyć na zachowanie całego wielkiego układu (i np. przewidzieć pogodę). Symulacje można też stosować w przypadku kiedy nie znamy takich podstawowych praw — ale możemy próbować je odgadnąć i dzięki symulacjom stwierdzić, czy takie odgadnięte prawa należycie przewidują (znane z obserwacji) zachowanie układów fizycznych. Często symulacje komputerowe pozwalają na zaoszczędzenie ogromnych środków, które inaczej musiałyby zostać wydane na dużo bardziej kosztowne badania eksperymentalne (np. dzięki symulacjom można wyeliminować pewne sytuacje, których badanie w laboratorium może nie mieć sensu, i ograniczyć eksperymenty do najbardziej ciekawych przypadków).  W szczególności metody modelowania komputerowego stosuje się w astronomii i kosmologii, np. modelując historię wszechświata, zachowanie układów których zbadanie w laboratorium nie jest możliwe (np. całych galaktyk), testując przewidywania ogólnej teorii względności (lub jakichś jej potencjalnych uogólnień), itp. Jedną z instytucji zajmującą się modelowaniem procesów fizycznych jest działające przy Uniwersytecie Warszawskim Interdyscyplinarne Centrum Modelowania — opisy niektórych projektów realizowanych w tej instytucji można znaleźć np. tutaj.