Co je to výpočetní fyzika?

Computational Physics je pole, které využívá stávající vzorce fyziky i numerické algoritmy k vytváření rozsáhlých výpočtů s počítači, které by byly velmi časově náročné a únavné provádět ručně. V podstatě se jedná o odvětví fyziky, která se zabývá vytvářením matematických modelů a řešení pomocí počítačů a programování. Matematické modely, které mají fyziky za cíl vytvářet často, zahrnují obrovské množství informací, které vyžadují zpracování velmi výkonných počítačů.

Přesná klasifikace výpočetní fyziky v celkové fyzikální oblasti se často diskutuje. Někteří to považují za odvětví teoretické fyziky, protože má tendenci být zapojeni do oblastí fyziky, které jsou stále hluboce teoretické s malou solidní experimentální podporou. Jiní se domnívají, že by to mělo být považováno za odvětví experimentální fyziky, protože použitá data obvykle pocházejí z experimentů. Vědci však z velké části souhlasí s tím, že spadá někde v Bmezi dvěma disciplínami a má teoretické i experimentální komponenty.

Moderní fyzika se silně spoléhá na počítače, aby vypracovaly většinu složitých matematických aspektů experimentů a teorií. Fyzikální pole, jako je astrofyzika, mechanika tekutin a fyzika akcelerátoru, závisí na programování i výpočtu. Například ve fyzice akcelerátoru musí počítače monitorovat, zaznamenávat a analyzovat obrovské množství informací pokaždé, když se částice srazí v akcelerátoru částic. Výpočetní fyzika pevného stavu se pokouší objevit spojení mezi atomovými vlastnostmi pevných látek a jejich rozsáhlými vlastnostmi analýzou velkého množství informací o pevných látkách na molekulární úrovni.

Existuje mnoho dalších úkolů řešeno výpočtem, které lze volně seskupit v oblasti výpočetní fyziky. Často takové úkoly, jako je řešení rozdílu a uvnitřTegrální rovnice nebo hodnocení velmi velkých matic se používají k výpočtu o fyzických systémech. Tyto úkoly lze snadno klasifikovat buď jako čistá matematika, což je matematika prováděna čistě kvůli matematice. Při provádění k rozeznání informací týkajících se fyziky však mohou stejně snadno spadat do kategorie výpočetní fyziky.

Mnoho vysokých škol nabízí kurzy výpočetní fyziky, ačkoli jakákoli předškolní výuka v terénu je vzácná. Úvodní vysokoškolské kurzy mají tendenci učit základní principy programování a jak je aplikovat na problémy týkající se fyziky. Pozdější kurzy, často vyučované na postgraduální úrovni, učí, jak manipulovat a řešit velké problémy složené z velkého množství dat pomocí algoritmů a pokročilých programovacích postupů.