После процесса интерпретации следует уточнение вычислительной модели, иногда такое уточнение проводят неоднократно.
Что дает компьютерное моделирование в физике В ряде работ по компьютерному моделированию говорится, что новое напарвление физики — вычислительная физика позволяет получать более достоверные результаты, чем в случае применения только аналитических методов. Вычислительные эксперименты с применением компьютерного моделирования применяют при исследованиях в области физики твердого тела, плазмы, неидеальных газов и жидкостей, при изучении фазовых переходов. При компьютерном моделировании достигают не только качественного и полуколичественного соответствия, но часто получают результат, хорошо согласующийся с реальным опытом, что позволяет выявить влияние основных факторов, определяющих ход физического процесса.
На основании компьютерной модели поведения галактик группа ученых из разных стран обнаружили, что при росте сверхмассивных черных дыр происходят процессы взрывного освобождения энергии и ограничивают рост черной дыры. При моделировании использовали стандартный сценарий формирования галактик, когда они растут, объединяясь друг с другом под действием гравитационных сил. В ходе моделирования выяснилось, что черные дыры в маленьких галактиках ограничивают свой рост более эффективно, чем в галактиках крупных. Это связывают с тем, что маленькая галактика содержит меньшее количество газа.
В большой галактике черная дыра может достигнуть большего размера прежде, чем окружающий ее газ будет активирован до такой степени, чтобы препятствовать поглощению очередных порций материи. В результате, обладая меньшими запасами газа, маленькие галактики производят меньше звезд, а в укрупненных более древних галактиках и газа, и областей звездообразования больше. Эти результаты соответствуют наблюдаемому соотношению между размерами черных дыр и полной массой звезд в галактиках. Приведенные в сообщении сведения наглядно показывают сложность изучаемого вопроса и то, что результаты проведенного компьютерного эксперимента позволят ученым перейти к решению других проблем.
Еще один пример применения компьютерного моделирования, опубликованный в интернете. Он касается разработки полезных ископаемых, особенно редкоземельных металлов, количество которых невелико, но они крайне важны для нынешнего состояния техники.
Геологи проводят серьезную изыскательскую работу и берут большое количество проб на разной глубине исследумого участка. Эти пробы исследуются на содержание всех компонентов, а на основе аналитического определения состава проб составляют карту залегания полезных элементов. Полученная карта является моделью, по которой обсчитывают с помощью компьютерного моделирования целесообразность добывания там полезных ископаемых. На основании полученных уже в настоящее время данных высказано предположение, что через некоторое время будет изменениа тактика добычи многих особо ценных элементов, от добычи в шахтах, расположенных на большой глубине, перейдут к разработкам в больших открытых карьерах. Открытые карьеры являются тоже довольно опасными объектами, При решении формирования открытого карьера также необходимо будет использовать компьютерное моделирование. Сейчас проводится набор данных для создания моделей, позволяющих учесть залегание полезных ископаемых, деформацию горных систем, сейсмоопасность.
Мне кажется, что компьютерное моделирование при поиске полезных ископаемых не является чисто физической задачей, такие задачи называют прикладными. Но совершенно очевидно, что применение компьютерного моделирования в этой области было бы невозможно без освоения основ физических явлений и процессов, а также математического аппарата описания физических процессов, разрабатываемого при изучении физики и при исследовании физических явлений.
Прикладным применением разработанных в физике схем компьютерного моделирования является применение компьютерного моделирования в фармакологии. Компьютерное моделирование в такой важной области как разработка лекарственных препаратов для лечения раковых заболеваний позволило выявить ряд побочных эффектов лечения рака молочной железы и рака почки популярным препаратом (тамоксифен) без тестирования на живых организмах. Было выяснено, что тамоксифен взаимодействует не только с целевыми белками, но с другими, имеющими близкие характеристики. Эксперимент проведен на трехмерной модели молекулы тамоксифена. Для исследования возможных взаимодействий использованы модели белковых структур из международного хранилища данных о белках, которое хранит десятки тысяч моделей белковых структур.
Заключение
Компьютерное моделирование представляет собой проведение вычислительного эксперимента. Этот метод исследования имеет ряд преимуществ по сравнению с экспериментальными методами исследования явлений объектов познания. Современные программные продукты позволяют очень быстро решить сложные системы уравнений, с помощью которых описывают физические явления и на основании расчетов постороить зависимости изучаемой величины от ряда факторов. Поэтому компьютерные модели часто используют при исследовании таких явлений, экспериментальное изучение которых представляется сложным и даже непредсказуемым. Формализованность компьютерных моделей позволяет выявить факторы, определяющие свойства изучаемых объектов, мимо которых в экспериментальном изучении ученые проходят.
Изучение физики с применением компьютера, на компьютерных моделях позволяет лучше изучить и, главное, быстрее понять основные физические принципы. Разработка собственной программы на языке Бейсик при изучении процесса прямолинейного движения точки со скоростью, определяемой соответствующим уравнением, для меня оказалась даже более интересной, чем освоение компьютерной игры.
1. Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х частях. Часть первая.— М.: Мир, 1990.— 400 с.
2. Тарасевич Ю. Ю. Математическое и компьютерное моделирование. АСТ-Пресс, 2004.
3. Беляев Н. А., Лысенко В. В., Малинина Л. Н., Основы информатики, Ростов на
Дону, Феникс, 2006.
4. Десненко С. И., Десненко М. А. Моделирование в физике. fiz.1september.ru
5. Толстик А. М. Роль компьютерного эксперимента в физическом образовании. Физическое образование в вузах, т.8, № 2, 2002 (интернет 2002;2−94.pdf)
6. Майер, Р. В. Решение физических задач с помощью пакета MathCAD [Электронный ресурс] / Р. В. Майер. Глазов: ГГПИ, 2006. 37 c. 7.
7. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс. СПб.: Питер, 2000. 432 c.
8. Интернет. Сайт: Элементы-Новости науки.
9. Космическая навигация и компьютерное моделирование карьеров. Итоги.ru март 2008 г.
Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х частях. Часть первая. М.: Мир, 1990. 400 с.
Тарасевич Ю. Ю. Математическое и компьютерное моделирование. АСТ-Пресс, 2004.
Беляев Н.А., Лысенко В. В., Малинина Л. Н., Основы информатики, Ростов на
Дону, Феникс, 2006
Десненко С.И., Десненко М. А. Моделирование в физике. fiz.1september.ru
Толстик А. М. Роль компьютерного эксперимента в физическом образовании. Физическое образование в вузах, т.8, № 2, 2002 (интернет 2002;2−94.pdf)
Майер, Р. В. Решение физических задач с помощью пакета MathCAD [Электронный ресурс] / Р. В. Майер. Глазов: ГГПИ, 2006. 37 c. 7.
Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс. СПб.: Питер, 2000. 432 c.
Интернет. Сайт: Элементы-Новости науки.
Космическая навигация и компьютерное моделирование карьеров. Итоги.ru март 2008 г.
