Seguimiento de actividades

Bienvenidos al Curso de Física Computacional.

(Imagen CC Flickr: Arenamontanus)

La Física Computacional es una Ciencia Computacional,  y se encarga de estudiar e implementar algoritmos numéricos y algebraicos para resolver problemas en la Física para los cuales ya existe una teoría cualitativa.

El desarrollo de la Física Moderna se apoya en las teorías, los experimentos y la simulación computacional.

La Computación apoya las investigación en la física de aceleradores, astrofísica, mecánica de fluidos, teoría de campos, física de plasmas, física del estado sólido, física molecular y muchos otros campos. 

Muchos problemas numéricos pertenecen al campo de la Física Computacional, aunque se pueden considerar problemas de las Matemáticas Puras y Aplicadas. Entre ellos están:

• Solución de Ecuaciones Diferenciales
• Evaluación de Integrales
• Métodos Estocásticos, Método Monte Carlo
• Métodos para la resolución de Ecuaciones Diferenciales Parciales (Diferencias finitas y elemento finito)
• Problemas de eigenvalores y eigenvectores de una matriz
• Métodos pseudoespectrales
• Métodos de optimización

Todos estos métodos (y muchos otros más), se utilizan en el estudio de propiedades sistemas físicos.

Por otro lado, para realizar el trabajo nos apoyamos en herramientas de software disponibles, que son de varios tipos:Recursos de Java

• herramientas de software de análisis numérico (Tabla Comparativa)
• sistemas de álgebra computacional (Tabla comparativa)
• paquetes de software estadístico (Tabla comparativa)
• herramientas de software para gráficas
• bibliotecas de software numérico.

Principalmente, para nuestro trabajo nos enfocaremos en herramientas de software libre y código fuente abierto.

Recursos digitales.

 
Enlistamos una colección de recursos que son de gran utilidad para el trabajo en cómputo científico.

Recursos digitales generales abiertos

• Open Source Physics
• ArXiv.org   (Computational Physics)

Acceso a Revistas y Libros Digitales.

• Computing NOW - IEEE
• Journal of Computational Physics (Elsevier) 
• Computer Physics Communications (Elsevier) 

Grupos de Física Computacional en Asociaciones

• American Physical Society - Division of Computational Physics
• Institute of Physics - Computational Physics Group

Libros digitales descargables.

An Introduction to Computer Simulation Methods Third Edition (draft). Harvey Gould, Jan Tobochnik, and Wolfgang Christian. The third edition of CSM is Java-based and uses the object-oriented Open Source Physics code library.  Examples described in this book are distributed in a ready-to-run Launcher package.   Source code is available in an Eclipse workspace under the GNU GPL open source license. Easy Java Simulations  Examples Eclipse Workspace

Publicaciones de Peter J. Olver. University of Minnesota.

• Introduction to Partial Differential Equations.
• Numerical Analysis Lecture Notes
• Applied Mathematics Lecture Notes 

Colección de libros descargables en FreeBookCentre.net

Notas y manuales de herramientas Software.

• The Math Forum: Numerical Analysis
• Mathematical Methods for Chemists. Numerical Methods: Fortran & Mathematica

Sistemas en línea:

• NIST Digital Library of Mathematical Functions
• Repositorio de Software NETLIB
• GNU Scientific Library GSL
• Wolfram MathWorld
• Wolfram Alpha
• Wikipedia
• Scholarpedia

Herramientas disponibles de software libre y código fuente abierto para el trabajo de Cómputo Científico.

• Emacs. Editor ASCII enriquecido. muy potente con más de 1000 funciones, desarrollado y distribuido por la Fundación GNU.
• LaTeX. Sistema para edición de textos generales y científicos, basado en el tipógrafo electrónico TeX desarrollado por Donald Knuth.
• Gnuplot. Graficador versátil en base a comandos.
• FreeMat. Es un interpretador en un ambiente de desarrollo de manipulación de matrices en aplicaciones de las ciencias y las ingenierías, similar al sistema comercial MATLAB. Freemat facilita la visualización de datos, manipulación de imágenes, graficación y programación en paralelo.
• Scilab. Es un sistema de cómputo numérico y lenguaje de programación numérica de alto nivel. Es otra alternativa a MATLAB .
• wxMaxima. Es una interfaz gráfica del sistema de álgebra computacional Maxima basada en wxWidgets. Tanto el sistema de álgebra computacional  al igual que wxMaxima, se han derivado del sistema de álgebra computacional original Macsyma.
• Sage. Es un sistema que integra una serie de herramientas de matemáticas de código fuente abierta bajo licencia GPL. Combina varias herramientas populares bajo una interfaz gráfica basada en Python. 

Algunos lenguajes para la programación científica

• Fortran
• Java. Lenguaje de programación orientado a objetos, desarrollado por James Goslin, de Sun Microsystems en 1995. Hereda muchas propiedades de sus antecesores, los lenguajes C y C++.
• Python. Es un lenguaje de programación de alto nivel de propósito general, de sintaxis comprensible que apoya cualquier paradigma de programación ya sea imperativo,  orientado a objetos o funcional. Python fue desarrollado por Guido van Rossum en 1989.

Grupo de Física Computacional en Diigo, para compartir recursos.

Actualizado 17 de Enero de 2011

Carlos Lizárraga Celaya
Departamento de Física
Universidad de Sonora
Hermosillo, Sonora, México

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