Idée pour un programme et un manuel conjoint physique-informatique [clôturé]

Je veux écrire (et commencer à décrire) un manuel de physique qui suppose que son lecteur est un programmeur informatique compétent. Les manuels de physique normale enseignent des formules physiques et donnent des problèmes qui sont résolus avec un stylo, du papier et une calculatrice. Je veux fournir un livre qui met l'accent sur la physique computationnelle, comment les ordinateurs peuvent modéliser des systèmes physiques et donne des problèmes du genre: écrire un programme qui peut résoudre un ensemble de problèmes de physique. Des bibliothèques open source tierces seraient utilisées pour gérer la plupart des calculs et je souhaite utiliser un langage de haut niveau comme Java ou C #.

Outre le fait que j'apprécierais de travailler sur ce sujet, je pense qu'un programme commun de physique et d'informatique devrait être proposé dans les écoles et cela fait partie d'un programme plus large pour y arriver. Je pense que les étudiants en physique (comme moi) devraient apprendre à utiliser et à exploiter les ordinateurs pour résoudre des problèmes abstraits et des ensembles de problèmes. Je pense que les langages de programmation devraient être considérés comme un moyen utile pour s'engager dans de nombreux domaines de recherche.

Est-ce une idée qui mérite d'être poursuivie? La fusion de ces deux matières sous la forme d'un programme d'études collégiales est-elle possible? Existe-t-il des outils spécifiques dont je devrais tirer parti ou des pièges dont je devrais être conscient? Quelqu'un a-t-il entendu parler de cours collégiaux ou autres qui assument cette méthodologie? Existe-t-il des livres / manuels comme celui que je décris (pour la physique ou tout autre sujet)?

La vôtre est une bonne idée en général et se poursuit: avez-vous vu La structure et l'interprétation de la mécanique classique de Sussman et Wisdom ? Il enseigne la physique classique avancée à l'aide de Scheme:

Soit dit en passant, je pense qu'il y a des arguments solides à faire - et donc un besoin - pour réviser l'enseignement de nombreuses matières avec une base informatique, parce que le calcul étend fondamentalement nos pouvoirs de modélisation, sans parler de l'enseignement, de l'apprentissage et de la réflexion. Dans le livre Masterminds of Programming , Paul Hudak (de la renommée de Haskell) plaide exactement pour une telle refonte. Sussman, bien sûr, a également appelé à de nouvelles façons d'utiliser les ordinateurs pour enseigner les "vieilles" matières; SICM en est un bel exemple. J'espère qu'il se chargera ensuite de l'enseignement de la mécanique quantique!

Drs. David Gavenda et Luther Frommhold à UT Austin essayaient de faire exactement cela, au début du milieu des années 1970, en utilisant un système Data General Nova en temps partagé. Je pense que le Dr Gavenda a pris sa retraite et je n'ai aucune idée de ce qu'est devenu le Dr Frommhold. (Dave Gavenda était certainement l'un des bons gars.)

Le Dr Gordon Novak, du département UT Austin CS, travaillait à l'autre bout de cela. Sa thèse, en linguistique computationnelle, était un programme qui pouvait comprendre et résoudre des problèmes d'échelle de première année en statique. (Divulgation complète: Gordon est un ami d'il y a très longtemps.)

Vous pouvez également jeter un oeil à Structure et interprétation de la mécanique classique , par Sussman et Wisdom.

Je ne suis pas sûr que ce soit une bonne idée. Vous pouvez faire de jolies démos, et cela rend plus facile de voir QUELQUES choses, mais une grande partie de la physique élémentaire enseigne aux étudiants les méthodes et donne une compréhension intuitive du matériel, et c'est quelque chose qui est probablement mieux fait à l'ancienne façon.

Je pense que c'est une idée géniale et tant que le langage informatique que vous choisissez n'est pas trop obscur, cela pourrait être un succès. Si vous choisissez une langue que personne en dehors de la communauté scientifique n'utilise de toute façon, vous n'avez rien obtenu.

Est-ce une idée qui mérite d'être poursuivie?

Je le pense certainement! C'est une idée comme celle-ci qui me fait souhaiter d'être encore un étudiant de premier cycle. Et à vrai dire, je me suis rendu une fois dans un laboratoire où les calculs manuels ont été résolus par le script Perl que j'ai écrit. J'ai également joint le code source. Le TA ne connaissait pas beaucoup la programmation mais quand je l'ai finalement récupéré, c'était complet. Et il a fallu beaucoup moins de temps pour terminer le laboratoire aussi.

La fusion de ces deux matières sous la forme d'un programme d'études collégiales est-elle possible?

Je ne vois pas pourquoi pas!

Existe-t-il des outils spécifiques dont je devrais tirer parti ou des pièges dont je devrais être conscient?

Du haut de ma tête, Weka pourrait être un bon outil pour l'analyse des données. Je pense qu'il a une API Java, il devrait donc être assez accessible aux développeurs Java, et cela pourrait probablement faire des exercices intéressants.

La fusion de ces deux matières sous la forme d'un programme d'études collégiales est-elle possible?

Je pense depuis longtemps qu'une triple fusion, physique, mathématiques appliquées et calcul a du sens. Peut-être même en ajoutant un quatrième, l'infographie - au moins assez pour générer suffisamment de graphiques pour devenir inutiles. Le calcul est en quelque sorte devenu la troisième façon de faire de la science, après l'expérience et la théorie, et pour être vraiment bon dans ce domaine, vous aurez besoin d'une mise à la terre dans les trois. Il existe également des emplois de soutien professionnel pour, par exemple, des programmeurs à l'esprit scientifique, dont le premier amour est l'ordinateur, et les mathématiques / sciences sont secondaires. Idéalement, il y aurait un moyen de satisfaire des groupes ayant des intérêts primaires différents, certains veulent d'abord les ordinateurs, d'autres appliquent les mathématiques et d'autres encore la science comme objectif principal.