Beste antwoord
Er zijn veel belangrijke gevolgen van natuurkunde voor informatica.
1. Fysica van draaiende schijven . De hoeveelheid gegevens die kan worden opgeslagen en opgehaald van draaiende schijven, wordt bepaald door de snelheid waarmee ze draaien. De limiet van die snelheid is duidelijk een materieel probleem, maar de fysica van de spin en de directe impact van die rotatiesnelheid op gegevensopslag en latentie is cruciaal voor de moderne computerwetenschap. De meeste personal computer disk drives van een bepaalde generatie zijn in dit opzicht ongeveer gelijk. Maar in de zakenwereld zijn er belangrijke keuzes die gemaakt moeten worden tussen schijven die draaien met 7200 RPM of 10000 RPM of 15000 RPM (en steeds vaker solid-state schijven die niet draaien, maar dat is niet relevant voor dit antwoord).
Een schijf die draait op 7200 RPM zal waarschijnlijk niet meer dan 100-120 acties per seconde kunnen volhouden (lezen of schrijven). Deze waarde kan gemakkelijk het dubbele zijn van die op een schijf die draait op 15000 RPM. Nu kan de langzamere schijf groter zijn (terug naar de materiaalkwestie), maar als je gegevens niet snel of op schaal aan / uit van die grotere schijf kunt krijgen, moet je er nog een ton meer kopen om een oplossing te ontwerpen die ook goed presteert. Dat kan veel extra kosten betekenen in ruimte / stroom / verspilde capaciteit, enz.
2. Lichtsnelheid . De snelheid van het licht is op veel manieren direct relevant voor de informatica. Het lijkt een gigantische snelheid, maar gezien de miljoenen berekeningen die in een CPU of GPU plaatsvinden, zijn fracties van een microseconde er toe. Bij langeafstandstelecommunicatie is de lichtsnelheid weer direct relevant. Alle glasvezel werkt door lichtpulsen te sturen. Elke lichtpuls is een stukje data (een 1 of een 0). Lasers kunnen zeer discrete pulsen creëren en deze uitzenden, maar de ruwe fysica van de lichtsnelheid in een glasvezel bepaalt hoe lang het duurt om dat stukje door het glas te krijgen.
Er zijn een paar starters. Er zijn verschillende andere die u ook zou kunnen bekijken
1.) Snelheid van warmtegeneratie in een halfgeleider (CPU) en het effect ervan op de geleidbaarheid ervan. In feite de reden waarom je een hittesynchronisatie van 2 pond nodig hebt voor je CPU ter grootte van een duimnagel.
2.) Er zijn ook een aantal ruwe fysische eigenschappen over hoe licht weerkaatst en weerkaatst op het binnenoppervlak van de glasstreng die bepalen hoe lang een enkel stuk vezel kan zijn voordat het signaal verslechtert tot het punt dat het niet langer kan worden gelezen. Er zijn veel gemakkelijk doorzoekbare white papers over “single-mode” en “multi-mode” vezels en hun eigenschappen. In een van mijn trainingen lang geleden was het zelfs mogelijk om de lengte in voet / meter te berekenen van een bepaald stuk gegevens dat over een kabel / glasvezel wordt verzonden op basis van de fysieke eigenschappen.
Antwoord
Als je de oorspronkelijke persoon wilt doen, kun je de vraag omdraaien en de veel interessantere “wat is het belang van informatica voor de natuurkunde?” beantwoorden.
Natuurkunde is een veld dat in grote mate wordt uitgebreid bij de richting informatica en numerieke (super) calculus. Bijna elk gebied van de moderne fysica vereist numerieke berekeningen die uiteindelijk behoorlijk groot en veeleisend zijn, zowel op het gebied van hardware als op het gebied van algoritmen en parallellisatie.
Anders heb je een hele reeks verschijnselen die je kunt beschrijven. Uiteindelijk is alles natuurkunde, van het altijd krimpen (dankzij Solid-state fysica en Fotolithografie ) Transistors die in de CPU worden gebruikt voor de warmte die wordt gegenereerd door de wet van Ohm door middel van Thermodynamica . Van de informatie die wordt overgedragen door elektronen of fotonen ( Optische vezel ) naar de informatieopslag door Magnetostrictie (HD) of Floating-gate MOSFET (SSD). Afhankelijk van de diepgang van je opdracht kun je daar nader op ingaan. Alle bovenstaande argumenten kunnen een leven lang bestudeerd worden en slechts een klein deel bevatten.