Verbindung Informatik und Physik
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Informatik != Programmieren
Da gibt es so allerlei. Die ganze Computerphysik ist quasi angewandte Informatik. Aber das ist vom interdisziplinären Standpunkt eher langweilig (wie ich finde), weil es nur um Effizienz von Algorithmen geht.
Das Vorzeigebeispiel für Physik und Informatik ist natürlich die Quanteninformationverarbeitung. Aber das wird nichts in der Schule. Um die nötige Quantenmechanik wirklich zu verstehen ist ein Hochschulstudium notwendig. Eventuell kannst du einen Vortrag über die absoluten Grundlagen halten und die Physik einfach als gegeben ansehen, aber erwarte nicht, dass es toll wird.
Also wohl doch Computerphysik. Ein Feld so weit wie die Physik selbst, da praktisch alles was in der Physik gemacht wird, auch irgendwo mit Computern berechnet wird. Die üblichen Fragestellungen sind:
- Wir haben eine Theorie können sie aber nicht genau lösen, weil das System zu komplex ist. Gibt eine Simulation mit dem Computer das gleiche Ergebnis wie das Experiment?
- Beim Experiment können wir nicht alles beobachten was wir gerne würden. Beim Computerexperiment haben wir die volle Kontrolle. Können wir daraus mehr lernen?
- Wir können das Experiment nicht durchführen, weil die Bedingungen zu extrem sind. Was sagt die Computersimulation?
- Wir wollen im Voraus wissen, was von einem Experiment ungefähr zu erwarten ist. Lohnt sich der Aufwand überhaupt? Ist das Experiment sicher?
- Wir können nicht so viele Experimente durchführen wie wir gerne würden. Mit Computersimulationen ist es billiger.
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SeppJ schrieb:
Die ganze Computerphysik ist quasi angewandte Informatik. Aber das ist vom interdisziplinären Standpunkt eher langweilig (wie ich finde), weil es nur um Effizienz von Algorithmen geht.
In der Tat. Die Computerphysik hat erstaunlich wenig Einflüsse von der Informatik. Einfach weil die Fragestellungen nicht darauf ausgelegt sind. In der Computerphysik geht es darum, zu rechnen, zu rechnen und nochmal zu rechnen. Man hat Formeln, die man berechnen muss, wobei man sich die Formeln natürlich mit Blick auf die Komplexität der Berechnung herleitet. Man hat keine typischen Fragestellungen aus der Informatik. Es ist beispielsweise schon eine Seltenheit, wenn man da irgendwo mal eine Liste sortieren muss. Trotz allem muss man eine Vorstellung davon haben, was im Informatik-Sinn "Komplexität" ist. Es geht darum, die Algorithmen zur Berechnung der Simulationen immer effizienter zu machen. ...und natürlich auch genauer, was allerdings eher die Physik und nicht die Informatik betrifft. Aber wer weiß: Wenn die Rechenleistung weiter steigt, die Systeme noch komplexer werden und man mehr und mehr berechnen kann, dann werden vielleicht plötzlich andere Fragestellungen relevant. Vielleicht produziert man dann so viele Daten, dass man Datamining betreiben muss, um interessante Ergebnisse herauszufiltern. Wer weiß, was da noch kommt. Aus meiner Sicht sind wir bei der Computerphysik noch relativ am Anfang. Die gibt es erst ein paar Jahrzehnte und die wird sich noch ganz massiv verändern.
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Es gibt durchaus Verbindungen ... simulated annealing oder:
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Wie siehts mit Quantencomputern oder physikalischen Zufallsgeneratorenaus ? Vllt. ist das entwas? Beides ist die Richtung, in der die Physik die Informatik beeinflusst. Obwohl vllt. auch weniger die Informatik als mehr die Technik in Computern...
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Also erst einmal danke für die ganzen Antworten, ich glaube allerdings ihr seht das alles etwas zu streng. Es ist mir und den Lehrern ziemlich egal ob das nun Computerphysik ist oder irgendetwas anderes. Die Hauptsache ist es hat etwas mit Informatik und Physik zu tun, und ist für mich machbar.
Das mit dem Dreikörperproblem ist schon eine gute Idee, allerdings hat schon jemand das Thema "Kann ein Asteroid die Erde zerstören" oder sowas in der Art. Wäre glaube ich eher blöd da jetzt fast die gleiche Frage zu nehmen.
Hat noch jemand andere Ideen?
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Noch mal klarer ausgedrückt, auch wenn Programmieren nicht Informatik bedeutet, würde das für's Thema auf jeden Fall als Informatik zählen. Da hat mir noch kein Lehrer eine verbissene Definition aufgetischt.
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Zum Dreikörperproblem kann man auch anderes simulieren. Zum Beispiel eine Mondlandung. Das ist sogar richtig schwierig, die Parameter so hinzubekommen. Und die praktische Anwendung ist wohl auch eher gegeben als bei Asteroiden, denn so hat man ja auch damals die Flugbahn geplant. Also echter, bedeutsamer geschichtlicher Hintergrund.
Und bei der echten Flugbahn kommen ja noch mehr Parameter hinzu, weil man ja nicht nur eine sichere Landung will, sondern auch wieder zurück muss. Und man braucht auch Notfallflugbahnen die voraus geplant sein müssen. Und computertechnisch war das damals bestimmt auch nicht so ganz trivial, weil man mit der Technik der 1960er Jahre recht genaue Numerik machen musste.Zwei weiterhelfende Links:
http://www.eetimes.com/discussion/other/4008319/Calculating-trajectories-for-Apollo-program
http://www.agi.com/downloads/resources/user-resources/downloads/whitepapers/International_lunar_Conference.pdf
Der erste behandelt den geschichtlichen und technischen Hintergrund, beim zweiten wird es konkret zu diesem Thema. Der zweite ist eventuell etwas schwer für Schulniveau, aber versuch ihn trotzdem mal. Der Autor setzt natürlich voraus, dass man ein gewisses Hintergrundwissen über Computersimulationen, newtonsche Mechanik und insbesondere das (eingeschränkte) Dreikörperproblem hat. Dazu gibt es natürlich Wikipedia und deine Lehrer.Und es ist natürlich alles auf Englisch. Dies ist natürlich dem Stand der deutschen Raumfahrt geschuldet. Hoffe, dies macht dir nichts aus. Möglicherweise kannst du auch gute russische Quellen finden. :p
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Hey SeppJ,
danke das klingt ziemlich interessant (Englisch ist auch kein Problem), nur bin ich hinsichtlich einer Problemfrage bei dem Thema wieder total unkreativ."Ist eine Mondlandung ohne Computersimulationen möglich?"
Das wäre jetzt so das einzige was mir einfällt als konkrete Problemfrage zum Thema. Ich finde massig Themen die Info und Physik verbinden aber habe nie eine Ahnung wie ich daraus eine konkrete Frage machen soll.
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Ich dachte, die naheliegende Frage wäre "Wie landet man sicher auf dem Mond?". Computersimulationen geben die Antwort. Ohne Computersimulation ist man ziemlich aufgeschmissen, weil man das Dreikörperproblem nicht (oder nur mit Näherungen) lösen kann. Daher muss man da mit Numerik ran. Und genau dafür ist der Computer erfunden worden.
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Pawlow schrieb:
Ich finde massig Themen die Info und Physik verbinden aber habe nie eine Ahnung wie ich daraus eine konkrete Frage machen soll.
Sag uns das Thema, wir sagen Dir die Frage.
