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逐个评论大卫·格罗斯对“物理学的未来”所提25个问题(22)
21计算物理学
(接(21))
围绕计算物理学产生了许多问题。作为理论物理学的一种方法,计算物理学在最近一些年变得非常重要。现在,许多科学家和物理学家,在遇到难题的时候,已经不是在纸上进行计算,而是在计算机上模拟这个问题。第21个问题是:计算机将会替代分析技术吗?如果这成为事实,那么我们需要改变对物理学家的训练吗?数百年来,我们一直使用同样的方法去教导学生。我们很少教导他们如何使用计算机,如何进行数值模拟。我们教导他们如何计算积分,如何解偏微分方程。我们要改变培养物理学家的方法吗?最终,维尔切克(Frank Wilczek)问道:“何时计算机将成为具有创造力的理论物理学家?”注意,他没有问“是否”,而是问“何时”。我们将如何培训它们呢?这是一个非常有趣的问题,在我们拥有一台可以成为具有创造力的理论物理学家的计算机之前,还有时间供我们作长期思考。我们是按照培训一个人的方式培训一台计算机,还是以一种不同的方式?对于人我们从经典力学开始,随后教授电学和磁学,然后是量子力学。对于计算机我们是否一开始就教它们弦理论,随后推导量子场论和作为近似的经典物理学?我不知道。这是一个可以思考的有趣问题。
评论:
所谓“计算物理学”,无非是对复杂系统的一系列物理过程中,反映各相应物理运动规律的数学公式进行计算分析,以求得在特定条件下的状态和运动规律。由于方程的复杂性,不可能给出解析的解,而通常就只能利用计算机数值地求解。
显然,其能进行计算,及其结果的正确可靠性,都首先取决于所给方程、公式是否能充分正确的反映各该物理过程的特性和运动规律?否则,就根本没法计算,也不可能得到正确的结果。
因而,应是在有了能充分正确反映各该物理过程特性和运动规律的方程、公式,并有适当的计算方法和程序,和各相应的常数和初始数据,还要经过实际的分析、检验、验证,才能得出正确的结果。
它们是缺一不可、密切相关的,怎能片面、孤立地,仅强调其一?
(未完待续)
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