Papers favoritos: la primera aplicación del método de Monte Carlo al estudio de la materia
En 1953 Metropolis, Rosenbluth, Rosenbluth, Teller y Teller publicaron el primer trabajo en el que describen el llamado método de Metropolis para calcular las propiedades de sistemas en equilibrio. Titulado Equation of State Calculations by Fast Computing Machines, establece el llamado método de Metropolis, un proceso basado en números aleatorios pque permite evolucionar un sistema complejo hasta alcanzar el estado de equilibrio y por tanto extraer sus propiedades acumulando estadísticas de una manera que satisface las condiciones de equilibrio.
Es un paper fantástico: a pesar de que tiene más de 70 años, entender este trabajo es entender una buena parte de la física estadística y de los métodos que se utilizan para explorar las propiedades de los diferentes estados de la materia.
En el apartado "así se escribe la historia", aunque el algoritmo se llama método de Metropolis, la contribución de Metropolis es principalmente el ordenador en el que se corre el algoritmo, el MANIAC de Los Alamos, descendiente del ENIAC. El desarrollo y la implementación del algoritmo corresponden a Marshall y Arianna Rosenbluth, quienes continuaron explorando sistemas físicos en trabajos posteriores. Teller contribuyó ideas fundamentales incluyendo el énfasis en explorar el problema desde la perspectiva de la física estadística, pero no se dedicó extensivamente a estudiar este método.
Cosas que me parecen fascinantes de este trabajo:
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El algoritmo se puede reimplementar fácilmente.
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Cada iteración tardaba 3 minutos, y cada punto en el paper era el trabajo de al menos un día completo.
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Aunque el método de Metropolis establece que la probabilidad de transicionar de un estado a otro depende exponencialmente de la diferencia de energía, el sistema que exploran, basado en un potencial de esferas duras, no require el cálculo de exponenciales. Aparte de la importancia de este sistema, es sin duda una elección práctica para acelerar el algoritmo.
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Conceptos avanzados, como el desarrollo del virial de la ecuación de estado de un fluido y su expansión diagramática se dan prácticamente por sentado. Por eso entender algunos de los resultados del artículo requiere unos buenos mimbres teóricos.
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Arianna Rosenbluth era una máquina programando los primeros ordenadores.
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