Qu'est-ce que la physique informatique?
La physique informatique est un domaine qui utilise à la fois des formules de physique existantes et des algorithmes numériques pour effectuer des calculs à grande échelle avec des ordinateurs qui prendraient énormément de temps et seraient fastidieux à effectuer à la main. Il s’agit essentiellement d’une branche de la physique qui conçoit des solutions et des modèles mathématiques en utilisant des ordinateurs et en programmant. Les modèles mathématiques que les physiciens ont pour objectif de créer impliquent souvent de grandes quantités d'informations qui nécessitent un traitement informatique très puissant.
La classification exacte de la physique informatique dans l'ensemble du domaine de la physique fait souvent l'objet de débats. Certains le considèrent comme une branche de la physique théorique, car il a tendance à être impliqué dans des domaines de la physique encore profondément théoriques avec peu de support expérimental solide. D'autres pensent qu'il devrait être considéré comme une branche de la physique expérimentale, car les données utilisées proviennent généralement d'expériences. Les scientifiques s'accordent toutefois pour l'essentiel à dire qu'il se situe quelque part entre les deux disciplines et comporte à la fois des composants théoriques et expérimentaux.
La physique moderne a largement recours aux ordinateurs pour mettre au point une grande partie des aspects mathématiques complexes des expériences et des théories. Les domaines de la physique tels que l'astrophysique, la mécanique des fluides et la physique des accélérateurs dépendent tous deux de la programmation et du calcul. En physique des accélérateurs, par exemple, les ordinateurs doivent surveiller, enregistrer et analyser de grandes quantités d'informations chaque fois que des particules entrent en collision dans un accélérateur de particules. La physique des solides par calcul tente de découvrir le lien entre les propriétés atomiques des solides et leurs propriétés à grande échelle en analysant de grandes quantités d'informations sur les solides au niveau moléculaire.
De nombreuses autres tâches résolues par le calcul peuvent être regroupées de manière lâche dans le domaine de la physique computationnelle. Souvent, des tâches telles que la résolution d'équations différentielles et intégrales ou l'évaluation de très grandes matrices sont utilisées pour effectuer des calculs sur des systèmes physiques. Ces tâches pourraient facilement être classées dans la catégorie des mathématiques pures, c’est-à-dire des mathématiques exécutées uniquement pour des raisons mathématiques. Cependant, lorsqu'elles sont effectuées pour discerner des informations liées à la physique, elles peuvent tout aussi bien entrer dans la catégorie de la physique informatique.
De nombreux collèges offrent des cours de physique computationnelle, bien que tout enseignement pré-collégial sur le terrain soit rare. Les cours d'initiation au collège tendent à enseigner les principes de base de la programmation et leur application aux problèmes liés à la physique. Les cours ultérieurs, souvent enseignés aux cycles supérieurs, expliquent comment manipuler et résoudre de gros problèmes constitués de grandes quantités de données grâce à l'utilisation d'algorithmes et de pratiques de programmation avancées.