Física Computacional é um estudo interdisciplinar que envolve diversas áreas como a Física teórica e experimental aliada a conceitos da Ciência Computacional.
O objetivo da Física Computacional é utilizar os métodos computacionais para resolver questões que a Física, por meio das suas teorias e das suas equações, não conseguiram resolver.
Na atualidade a física computacional ganhou novas aplicações na área da física e da ciência da computação através da inclusão de áreas como é o caso da neurociência e da linguística.
Áreas de Atuação da Física Computacional
Em termos práticos, a Física Computacional tem trazido grande contribuição a diversas áreas, sendo utilizada inclusive para armazenar, distribuir e analisar os dados captados pelo Large Hadron Collider (LHC).
O LHC é uma sigla utilizada para definir o maior acelerador partículas do mundo. Esse invento criado em 2008, que em português significa Grande Colisor Elétron-Pósitron, também é conhecido como a máquina do Big Bang.
Com o LHC os cientistas esperam refazer condições semelhantes, em termos de temperatura e densidade, ao que existia antes do Big Bang.
Essa máquina atinge temperaturas de -271,9 ºC com a ajuda de 10 mil toneladas de nitrogênio líquido.
Conheça abaixo outras áreas de atuação da Física Computacional:
- Astrobiologia
- Astrofísica
- Automação Industrial
- Biofísica
- Bioinformática
- Biologia Estrutural
- Bioquímica
- Ciência dos Materiais
- Ciência Oceânica
- Cosmologia
- Estatística
- Física de Partículas
- Física Nuclear
- Inteligência Artificial
- Matemática Financeira
- Mecânica Quântica
- Nanotecnologia
- Neurociência
- Previsão do Tempo
- Sistemas de Equações Diferenciais
- Teoria de Campos
Composição da Física Computacional
O estudo da Física é dividido em duas partes: Física Teórica e Física Experimental. A diferença entre elas está na maneira como é feito o acesso a natureza.
A parte teórica da Física compreende os processos matemáticos implícitos à natureza, o que contribui para um maior entendimento dos processos físicos. O lado experimental participa da natureza de uma forma direta, criando questionamentos por meio de experimentos. Essas perguntas são sempre respondidas através das experiências realizadas.
Entre a Física Teórica e a Física Experimental está a Física Computacional, que faz o papel de mediador entre os dois estudos. Ela utiliza os conhecimentos adquiridos através teoria e aplica nos experimentos virtuais.
Observando por esse aspecto os físicos computacionais assemelham-se com os físicos teóricos, pois também fazem uso dos cálculos matemáticos para a criação dos seus modelos.
Já na prática, a Física Computacional aproxima-se da Física Experimental, pois realiza métodos iguais aos cientistas experimentais (coleta de dados).
Por causa dessa dupla característica, existe uma grande discussão. Parte dos estudiosos acreditam que a Física Computacional é uma ferramenta da teórica, outros acreditam que está ligada a Experimental.
Na atualidade já existe uma convergência que classifica a Física Computacional como uma nova área da Física.
Aplicações da Física Computacional
A maior importância da Física Computacional está relacionada a conseguir resolver situações não possíveis através dos estudos teóricos. Exemplo é a descoberta das sequências matemáticas que não conseguem ser identificadas apenas por meio de equações matemáticas.
Também é o caso dos números primos. Até os dias atuais estudiosos não conseguiram utilizar cálculos matemáticos para listar todos os números primos ou saber se uma equação muito grande é de fato um número primo ou não. Porém, com a ajuda da computação é possível identificar se um número gigantesco é primo. Além disso, os computadores são capazes de realizar cálculos maiores e mais complexos que os assistidos na teoria.
Ademais, por meio de recursos computacionais os cientistas conseguem previamente identificar fenômenos meteorológicos.
Supercomputadores
Outra forma de aplicação da Física Computacional é a criação de supercomputadores que conseguem simular muitos acontecimentos atmosféricos com antecedência e com o máximo de precisão.
Desta forma, é possível utilizar embasamentos teóricos para desenvolver supermáquinas computacionais. Esse é o caso do Tupã, que é um supercomputador considerado o mais rápido do hemisfério sul. Ele está instalado no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) na cidade de Cachoeira Paulista (a 202 km de São Paulo).
O Tupã é o terceiro equipamento mais poderoso no que diz respeito a previsão do tempo. Ajuda a identificar de forma mais rápida fenômenos naturais como as tempestades que causam enchentes e deslizamentos de terra.
Para fazer essa previsão o Tupã é capaz de realizar 258 teraflops, equivalente a 258 trilhões de cálculos de ponto-flutuante por segundo.
De acordo com a TOP500, órgão que avalia os supercomputadores, com a aquisição do Tupã, o Brasil tingiu a 29ª colocação na lista de máquinas mais poderosas em atividade do mundo.
Não tem como falar em tecnologia sem mencionar a China, que assume a liderança na lista das supermáquinas. Os Chineses possuem o Tianhe-1-A, um equipamento 20 vezes mais poderoso que o Tupã. O supercomputador chinês opera a 4,7 petaflops.