Czyli bez jakiego oprogramowania nie da rady zostać fizykiem?

Są ludzie, którzy twierdzą, że dobry fizyk powinien być w stanie wszystko policzyć korzystając wyłącznie z długopisu i kartki papieru (pomijam tych wybitnie nienormalnych co liczą wszystko w pamięci – szkoda mi tych ludzi), obrobić dane i narysować wykres na tej samej kartce dopasowując krzywą rozkładu itd. itp. To fajnie, że są tacy ludzie… naprawdę.

Ja uważam inaczej (jak zwykle).

Co i czym na komputerze:

• Tekst matematyczny

Oczywistym jest, że obliczenia matematyczne (pomijając te o których dalej) wykonywane przy okazji wykonywania zadań piszemy ręcznie (tudzież na kalkulatorze). Prace domową też piszemy ręcznie (przecież ściągamy ją od kolegów i koleżanek zaraz przed zajęciami na których to trzeba ową pracę oddać). Gdyby się zdarzyło, że pracę domową odrabiamy w domu (tak wiem, że tak sie nie robi) i nie posiadamy tej cudownej umiejętności pięknego i czytelnego pisania (ja nie posiadam) to wypada napisać ją na komputerze.

Ludzie mają wyrobiony taki nawyk, że jak trzeba pisać to uruchamiają MS Worda tudzież OpeOffice Writera. BŁĄD.

Do pisania tekstu matematycznego (lepiej nazwanego naukowym) należy użyć narzędzia, które do tego celu zostało stworzone: LaTeX (aby nie mylić z panienkami w podniecających błyszczących strojach, czyta się to latech). LaTeX to specjalny język, którym kodujemy treść za pomocą specjalnych znaczników. Język ten jest przygotowany do pisania tekstów zawierających dowolnie skomplikowane wzory matematyczne. Za pomocą dostępnych komend (znaczników) jesteśmy w stanie osiągnąć dowolny wygląd strony. Dokument napisany w LaTeX’u należy skompilować w celu otrzymania wyniku: pięknie sformatowanego tekstu naukowego.

W kolejnych wpisach postaramy się pewnie odsłonić parę ciekawych funkcji tego języka.

Co jest potrzebne aby pisać w LaTeX’u?

Kompilator, czyli narzędzia które potrafią przekształcać dokument LaTeXowy do formatu wyjściowego (np. PDF lub PS). Ja polecam MiKTeX’a. Można go pobrać ze strony http://miktex.org/

Edytor, czyli narzędzie ułatwiające pisanie w LaTeX’u. Ja polecam edytor LEd. Można go pobrać ze strony http://www.latexeditor.org/.

Narzędzia potrzebne do pisania w LaTeX’u są darmowe i dostępne na wszystkie platformy: Windows, Linux i mac.

• Obróbka danych

Gdy wykonujemy jakieś doświadczenie to zazwyczaj zbieramy dane, aby je obrobić i później zinterpretować. O ile ilość danych nie jest bardzo wielka do ich obróbki wystarczy nam zwykły arkusz kalkulacyjny: MS Excel (polecam) lub OpenOffice Calc.

Za pomocą arkusza kalkulacyjnego dane sobie posortujemy, poobliczamy wszystkie potrzebne wielkości (średnie, błędy, odchylenia itp. itd.). Na tym koniec! Arkusze kalkulacyjne nie nadają się do rysowania wykresów, które miałyby posłużyć do pisania pracy (domowej czy raportu z doświadczenia)!

• Rysowanie wykresów

Mamy już obrobine dane. Brakuje nam wykresu. Do rysowania wykresów (czy to funkcji matematycznych, czy to danych doświadczalnych) polecam program (darmowy, opensource) GnuPlot (http://gnuplot.info/). GnuPlot jest bardzo rozbudowanym narzędziem sterowanym z wiersza poleceń (trzeba mu napisać co ma narysować).

O możliwościach GnuPlota też powinno pojawić się parę postów w przyszłości.

• Obliczenia matematyczne
  

No dobra, wiemy już za pomocą jakich programów (to że nie wiemy jak to zupełnie inna para kaloszy) napisać pracę (raport), obrobić dane i narysować wykresy. To całkiem spora wiedza.

Nadszedł taki moment, kiedy możemy potrzebować wykorzystać komputer do obliczenia czegoś. Pod hasłem “obliczanie czegoś” nie mam na myśli operacji arytmetycznej (typu ile to jest pierwiastek 7 stopnia z e podniesionego do potęgi 12 i 1/4). Mam namyśli “rozwiązywanie pewnych problemów, czyli na przykład “obliczenie” pochodnej, całki nieoznaczonej czy granicy jakiegoś skomplikowanego wyrażenia.

Do tego typu obliczeń bardzo przydatnym narzędziem jest program Mathematica firmy Wolfram. Niestety nie jest to oprogramowanie darmowe (wersja student kosztuje około 550 zł) i nie posiada darmowego odpowiednika.

Za pomocą programu Mathematica można również rysować wykresy z danych pomiarowych (które też można tutaj obrabiać), ale to wyższa szkoła jazdy.

O tym programie na pewno będę pisał (sporo) w przyszłości.

Przedstawiony wyżej zestaw oprogramowania to niezbędnik każdego przyszłego fizyka.

Jest wiele innych mniej lub bardziej przydatnych programów, o których może w przyszłości.

goto