¿Cómo están avanzando la física teórica y las matemáticas teóricas en nuestra tecnología?

Escribiré desde la perspectiva de alguien que aplique la teoría de la estructura electrónica (por ejemplo, la teoría de la densidad funcional y los métodos basados ​​en la función de onda), para comprender los catalizadores y los materiales en condiciones realistas.

La física teórica y los desarrollos matemáticos tienen un profundo efecto de retroalimentación y retroalimentación sobre su impacto social. Por ejemplo, para resolver la ecuación de Schrodinger o las ecuaciones de Kohn-Sham de manera eficiente para sistemas realistas, y para predecir sus propiedades (como la actividad eléctrica, térmica y catalítica), se requirió el desarrollo de sofisticadas rutinas numéricas y paquetes de computadora. La necesidad de una mayor potencia informática, paralelización e infraestructura de datos ayudó a impulsar muchos desarrollos informáticos. Muchas de las principales compañías químicas, medicinales y de materiales ahora usan la teoría de la estructura electrónica para ayudar en su investigación y desarrollo. Las predicciones que utilizan la física y la química teóricas de la materia condensada han conducido a la síntesis y aplicación de materiales tales como marcos organometálicos y algunas fotovoltáicas orgánicas. Otro ejemplo es el trabajo matemático que ayudó a formular la detección comprimida (piense en Terence Tao y sus colegas), que ahora se utiliza para todo, desde la compresión de imágenes hasta la construcción de modelos precisos en fondos de cobertura.

Existen numerosos otros ejemplos de desarrollos teóricos que avanzan la tecnología y la innovación. En realidad, los desarrollos en múltiples campos se alimentan mutuamente a través del cruce de ideas y tecnologías.

Para asegurar que la física teórica y las matemáticas teóricas juegan el papel de avanzar en nuestra tecnología de dos maneras, una es que estas dos ramas funcionan y postulan teorías que describen ciertos fenómenos naturales, pero estas teorías deben ser verificadas, por lo tanto, se debe diseñar un experimento para probar estas afirmaciones teóricas. Por lo tanto, este trabajo teórico siempre sugiriendo que una nueva hipótesis necesita un nuevo diseño de un experimento para probar, podemos ver, por ejemplo, que las ondas gravitacionales fueron predichas por la relatividad general desde 1918 por Einstein, pero solo 2016 se detectó después de un gran desarrollo en tecnología. La otra forma es la interacción con el resultado del experimento para explicarlo, por lo que en caso de que el resultado no esté totalmente de acuerdo con el modelo teórico, el rediseño del experimento para apoyar el resultado teórico o volver a imponer un nuevo formalismo teóricamente y ver. Entonces, la correlación entre la física teórica y las matemáticas y la tecnología es bastante clara.

Probablemente diría, en base a las otras respuestas que leí y la experiencia que involucra la física teórica, y es impactante que la razón por la que la física teórica y las matemáticas teóricas tienen algo útil para la sociedad es que tienen un efecto dominó que se extiende a través de otras áreas de investigaciones como la criptografía en las transiciones de Internet (los números primos forman la columna vertebral de nuestro moderno sistema de encriptación, aunque la computación cuántica representa una amenaza de permitir que la NSA y otras redes monitoreen los datos de todos , todo el tiempo ), la tecnología informática y otras áreas de investigación humana y desarrollo.

No todo es inútil, tiene un impacto.

Por ejemplo, la teoría de la relatividad general de Einstein, un pilar de la física moderna hasta el día de hoy, es importante para ayudar a los GPS y los barcos a navegar por todo el mundo. Sin este avance, las cosas serían muy diferentes porque todo estaría un poco apagado todo el tiempo y no podríamos experimentar la increíble precisión que experimentamos hoy en nuestros automóviles y teléfonos celulares. Te dije que la tecnología moderna está influenciada por estas cosas.