Fisika Komputasi

Untuk dapat lebih memahami suatu gejala fisis dan untuk pengembangan ilmu fisika, perlu dilakukan sesuatu eksperimen. Eksperimen adalah suatu hal yang mutlak harus dilakukan dalam bidang fisika, karena eksperimen adalah hakim kebenaran dalam fisika. Eksperimen selalu diperlukan untuk pengujian teori dan pengembangan teori – teori baru, disamping itu dalam proses belajar mengajar eksperimen juga dapat membantu untuk lebih memahami hukum – hukum fisika.

Namun demikian, dalam melakukan suatu eksperimen di lapangan selalu ditemukan kendala – kendala, antara lain disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu :

1. Gejala fisika yang diteliti prosesnya relatif cepat sehingga sukar diukur dan diamati visualisasinya.

2. Ukuran benda yang akan diteliti relatif kecil (mikro) sehingga sukar diukur.

3. Gejala yang diteliti cenderung berbahaya.

4. Peralatan yang diperlukan untuk analisis suatu gejala relatif mahal atau sukar dioperasikan.

5. Data hasil eksperimen yang diperoleh cukup besar dan tidak linear sehingga sukar dianalisis.

Kendala – kendala di atas menyebabkan karakteristik suatu gejala fisis tidak dapat terungkap secara tuntas, hal ini tentunya akan mengganggu perkembangan ilmu fisika itu sendiri.

Dalam hal ini pada pembahasan fisika teoritis hukum – hukum fisika diformulasikan dalam bentuk bahasa matematis. Hubungan suatu besaran fisis lainnya dalam suatu sistem pada umumnya dapat dinyatakan dalam bentuk model matematis (Bender, 1980). Model matematis tersebut disusun secara deduktif berdasarkan hukum – hukum alam yang telah teruji kebenarannya. Berdasarkan model matematis suatu sistem fisis, dapat diketahui karakteristik siatem fisis tersebut, dan melalui karakteristik sistem fisis dapat diramalkan hal – hal yang akan terjadi bila sistem diberi suatu perlakuan tertentu.

Dalam fisika teori, hukum – hukum fisika akan diformulasikan dalam bentuk model matematis, dengan prinsip analogi, linearisasi, simetri dan pendekatan sehingga model matematis tersebut dapat dengan mudah diselesaikan secara analitis. Akan tetapi dalam banyak hal, model matematis yang membangun suatu sistem fisis tidak dapat diselesaikan secara tuntas berarti karakteristik sistem fisis yang dinyatakan dalam model matematis tersebut tidak menggambarkan keadaan yang sesungguhnya dengan kata lain karakteristik gejala fisis tidak dapat terungkap secara tuntas.

Perkembangan teknologi (khususnya komputer) telah membuat ilmu fisika mengalami kemajuan yang pesat. Kalau sebelumnya dikenal fisika teori yang mengkaji fisika berdasarkan analisis matematis analitik dan fisika eksperimen yang berlandaskan pada interpretasi hasil-hasil pengukuran besaran fisis, maka fisika komputasi mengkaji masalah fisika berdasarkan hasil tinjauan komputasi numerik dan stokastik (Nurwantoro, 2000).

Komputasi mampu memberikan ramalan akurat terhadap beberapa masalah fisika, sehingga fisika komputasi tidak lagi hanya sekedar alat visualisasi atau simulasi proses fisis agar nampak sederhana. Nobel fisika untuk K.G Wilson dalam teori fenomena kritis(critical phenomena) memantapkan fisika komputasi sebagai pendekatan ketiga (selain fisika teori dan fisika eksperimen) dalam mempelajari fisika. Terutama dengan meningkatnya kemampuan komputer, maka komputasi mampu memberikan hasil yang tidak berbeda dari cara analitik.

Dalam fisika komputasi data-data eksperimen yang besar dan tidak linear dapat diolah dengan bantuan perangkat lunak komputer demikian juga kendala yang lain dapat diatasi dengan eksperimen simulasi dengan komputer, model matematis yang non-linear nonsimetri dapat diselesaikan dengan bantuan metode umerik dan metode komputasi dalam bentuk program komputer.

Fisika komputasi adalah satu bagian integral dari perkembangan masalah atau gejala-gejala fisika dan berkemampuan untuk mengantisipasinya dengan menggunakan perangkat komputer. Pembuatan simulasi gejala-gejala fisika ini dapat dilakukan dengan algoritma dan program komputer.