Was ist die Computerphysik?

Computational Physics ist ein Feld, das sowohl vorhandene Physikformeln als auch numerische Algorithmen verwendet, um groß angelegte Berechnungen mit Computern durchzuführen, die äußerst zeitaufwändig und mühsam für die Leistung von Hand wären. Im Wesentlichen handelt es sich um einen Zweig der Physik, der sich mit mathematischen Modellen und Lösungen unter Verwendung von Computern und Programmierungen befasst. Die mathematischen Modelle, die Physiker erstellen wollen, beinhalten häufig große Mengen an Informationen, die sehr leistungsstarke Computer erfordern, um zu verarbeiten. Einige halten es für einen Zweig der theoretischen Physik, da es in der Regel an Bereichen der Physik beteiligt ist, die immer noch tief theoretisch mit wenig solider experimenteller Unterstützung sind. Andere glauben, dass es als Zweig der experimentellen Physik angesehen werden sollte, da die verwendeten Daten typischerweise aus Experimenten stammen. Wissenschaftler sind sich jedoch größtenteils einig, dass es irgendwo in B fälltzwischen den beiden Disziplinen und hat sowohl theoretische als auch experimentelle Komponenten.

moderne Physik beruht stark auf Computer, um einen Großteil der komplexen mathematischen Aspekte von Experimenten und Theorien zu erarbeiten. Physikfelder wie Astrophysik, Flüssigkeitsmechanik und Beschleunigungsphysik hängen beide von der Programmierung und Berechnung ab. In der Beschleunigerphysik müssen Computer beispielsweise jedes Mal, wenn Partikel in einem Partikelbeschleuniger kollidiert werden, überwacht, aufzeichnen und analysieren. Computational Solid-State Physics Versucht, den Zusammenhang zwischen den Atomeigenschaften von Festkörpern und ihren großflächigen Eigenschaften zu ermitteln, indem große Mengen an Informationen zu Festkörpern auf molekularer Ebene analysiert werden.

Es gibt viele andere Aufgaben, die durch Berechnung gelöst werden, die lose unter dem Gebiet der Computerphysik gruppiert werden können. Oft solche Aufgaben wie die Lösung von Differential und inTegalgleichungen oder Bewertung sehr großer Matrizen werden verwendet, um Berechnungen über physikalische Systeme durchzuführen. Diese Aufgaben könnten leicht entweder als reine Mathematik eingestuft werden, die Mathematik ist, die nur aus Mathematik willen. Wenn sie jedoch Informationen zur Physik im Zusammenhang mit der Physik erkennen, können sie genauso leicht in die Kategorie der Computerphysik fallen.

Viele Hochschulen bieten Kurse in der Computerphysik an, obwohl jede vorkalierende Anweisung in diesem Bereich selten ist. Einführende College -Kurse unterrichten in der Regel grundlegende Programmierprinzipien und wie sie auf Probleme in Bezug auf die Physik anwenden können. Spätere Kurse, die oft auf Graduiertenebene unterrichtet werden, lehren Sie, wie man große Probleme aus großen Datenmengen durch die Verwendung von Algorithmen und fortgeschrittenen Programmierpraktiken manipuliert und lösen.