Студенты и исследователи одинаково долго понимали, что физика сложна. Но только теперь управляйте учеными для доказательства его. Оказывается, что одна из наиболее распространенных целей в физике — нахождении уравнения, описывающего, как система изменяется в течение долгого времени — определяется как «трудно» компьютерной теорией. Это – плохие новости для студентов физики, надеющихся, что машина может решить все их проблемы домашней работы, но по крайней мере их будущие рабочие места в области безопасны от автоматизации.
Физики часто интересуются математическим описанием, как система ведет себя: например, формула отслеживает движения планет и их спутников в их сложном танце вокруг солнца. Исследователи решают эти уравнения путем измерения объектов в различных пунктах своевременно и затем развития формулы, соединяющей все те пункты, такие как заполнение видео от ряда снимков.С каждой новой переменной, однако, становится более трудно найти правильное уравнение. Компьютеры могут ускорить вещи путем просеивания через потенциальные растворы в головокружительной скорости, но даже лучшие суперкомпьютеры в мире встречают свой матч с определенным классом проблем, известных как «трудные» проблемы.
Эти проблемы занимают по экспоненте больше времени для решения с каждой дополнительной переменной, брошенной в соединение — движение дополнительной планеты, например.Иногда, тяжелые проблемы могут быть сделаны легче посредством умного математического маневрирования, но квантовый физик Тоби Кубитт из Мадридского университета Комплутенсе и коллеги искореняли ту надежду на уравнения физики, описывающие систему в течение времени.Математики признают ряд действительно тяжелых проблем, которые не могут быть упрощены, объясняет Кубитт. Они также знают, что этими проблемами являются все разновидности друг друга.
Путем показа, что проблема превращающих данных о физике в уравнения является фактически одной из тех скрытых проблем, бригада показала, что эта задача также действительно тверда. В результате любой общий алгоритм, превращающий набор данных в формулу, описывающую систему в течение долгого времени, не может упрощаться так, чтобы это могло бежать на компьютере, отчетах бригады в предстоящем выпуске Physical Review Letters.Уравнения физики находятся в хорошей компании, по словам программиста Стивена Кука из университета Торонто в Канаде, не вовлеченного в работу. «Буквально тысячи проблем» попадают в эту категорию действительно тяжелых проблем, говорит он.
Существует все еще клочок надежды, что физики найдут способ превратить эти, предположительно, unsimplifiable проблемы в разрешимые компьютером формы. Если бы такой более легкий маршрут должен был подняться, глубокие цепные реакции слегка колебались бы через математику, потому что это означало бы, что все другие тяжелые проблемы могли быть упрощены также. Глиняный Институт Математики в Кембридже, Массачусетс, предлагает приз за $1 миллион любому, кто обнаруживает такую универсальную проблему-tenderizer.Математики, однако, сильно подозревают, что это не может быть сделано (несмотря на то, что Глиняный Институт также заплатит Вам $1 миллион за доказательство того верного подозрения).
В этом случае, «нет никакого более умного пути» к компьютерам для решения этих уравнений физики «, чем проверка «в лоб»» каждого возможного уравнения, говорит Кубитт. Однако, он размышляет, если компьютеры считают эти уравнения настолько трудными выяснить, почему физики были в состоянии вычислить столь многие из них?Физик Хайнц-Питер Бреуер из университета Фрайбурга в Германии предполагает, что это – потому что физики дают мозги — и свои компьютеры — преимущество.
Они готовят почву с законами физики, уже развитыми подобными Ньютону, Максвеллу и Эйнштейну, и это дает схему уравнения, говорит он. Экспериментальные данные только должны заполнить детали.
Физика может быть жесткой для компьютеров, но реальные ученые обходят ее путем положения на плечах гигантов.