¿Qué rama de la física es la más cercana a la informática?

Desde hace unas décadas, hay (muy aproximadamente) 3 formas de producir conocimiento en física. Al hacer teoría pura, al hacer experimentos de la vida real en un laboratorio y al hacer simulaciones computacionales.

Las simulaciones le permiten realizar experimentos imposibles / casi imposibles / costosos o probar la validez de un modelo teórico. Le muestra qué parámetros son clave y, cuando funcionan bien, lo guían a hacer preguntas importantes. Una simulación en sí misma puede ser interesante o generar nuevas preguntas / escenarios / teorías, pero necesita alguna confirmación de la parte experimental o teórica para crear nuevos conocimientos.

Puede hacer simulaciones de probablemente la mayoría (si no todos) los temas de física. No debe confundirse con los cálculos numéricos, donde resuelve matemáticas complejas. Esto también es pesado en el lado de la informática, pero no tanto como las simulaciones.

Por ejemplo: cada vez que juegas un videojuego, el personaje salta. ¿Qué tan real se siente al caer al suelo? La computadora está simulando la física (resolviendo las ecuaciones en vivo) y mostrándola. Cuanto más física usa un videojuego, más realista se ve, pero más requisitos de hardware para hacerlo lo suficientemente rápido como para que no nos aburramos esperando. Por supuesto, una buena informática es útil para hacer que los cálculos funcionen de manera más eficiente (más rápida) para una determinada pieza de hardware.

Eso sería física computacional, aunque sea un campo muy amplio.

Los físicos computacionales hacen bastantes cosas. Algunos desarrollan algoritmos para resolver problemas físicos numéricamente (por ejemplo, integradores simplécticos y multiproductos para resolver, por ejemplo, la ecuación de Schrodinger no lineal), pero generalmente proponen estos algoritmos en un contexto físico específico y estudian su efecto sobre las cantidades conservadas del sistema.

Muchos (la mayoría) de los físicos computacionales usan (o desarrollan) estos algoritmos para estudiar sistemas físicos específicos. En general, la física computacional es un campo muy interdisciplinario y muchos trabajos de física en general incluirán algunos análisis numéricos o aspectos de física computacional.

Tengo experiencia en investigación en los campos de física teóricos (dinámica no lineal) y experimentales (dinámica estructural), y he utilizado ampliamente técnicas de computación en ambos. En los campos experimentales, generalmente realiza algunas simulaciones para ayudarlo a elegir los parámetros experimentales antes de comenzar (por ejemplo, la fluencia del láser necesaria para fundir una película de metal) o para comparar sus resultados con las predicciones teóricas. En los campos teóricos, hay muchos usos de las técnicas numéricas. En mi investigación, por ejemplo, utilizamos técnicas numéricas para comprender cómo se comportan las soluciones de las ecuaciones de Schrodinger no lineales en situaciones específicas. En el último caso, las técnicas numéricas son cruciales y esenciales, no solo una herramienta para confirmar sus resultados.

Un campo interdisciplinario que requiere el conocimiento de la informática y la física (u otra ciencia en general, como la biología) sería la ciencia computacional. Los científicos computacionales generalmente desarrollan algoritmos, estudian su complejidad, los paralelizan, etc. desde una perspectiva de CS, manteniendo siempre el problema físico en mente.