O que é física computacional?
A física computacional é um campo que utiliza fórmulas físicas existentes e algoritmos numéricos para fazer cálculos em larga escala com computadores que seriam extremamente demorados e tediosos para serem executados manualmente. Essencialmente, é um ramo da física que se preocupa em criar modelos e soluções matemáticas usando computadores e programação. Os modelos matemáticos que os físicos pretendem criar geralmente envolvem grandes quantidades de informações que exigem processamento de computadores muito poderosos.
A classificação exata da física computacional no campo geral da física é frequentemente debatida. Alguns consideram que é um ramo da física teórica, pois tende a estar envolvido com áreas da física que ainda são profundamente teóricas, com pouco apoio experimental sólido. Outros acreditam que deve ser considerado um ramo da física experimental, já que os dados utilizados geralmente vêm de experimentos. Na maioria das vezes, porém, os cientistas concordam que ele se situa em algum lugar entre as duas disciplinas e tem componentes teóricos e experimentais.
A física moderna depende muito de computadores para resolver muitos dos aspectos matemáticos complexos de experimentos e teorias. Os campos da física, como astrofísica, mecânica dos fluidos e física dos aceleradores, dependem da programação e da computação. Na física dos aceleradores, por exemplo, os computadores devem monitorar, registrar e analisar grandes quantidades de informações cada vez que partículas colidem em um acelerador de partículas. A física computacional do estado sólido tenta descobrir a ligação entre as propriedades atômicas dos sólidos e suas propriedades em larga escala, analisando grandes quantidades de informações sobre sólidos no nível molecular.
Existem muitas outras tarefas resolvidas através da computação que podem ser agrupadas livremente no campo da física computacional. Freqüentemente, tarefas como resolver equações diferenciais e integrais ou avaliar matrizes muito grandes são usadas para fazer cálculos sobre sistemas físicos. Essas tarefas podem ser facilmente classificadas como matemática pura, que é a matemática realizada exclusivamente para o bem da matemática. No entanto, quando executadas para discernir informações relacionadas à física, elas podem facilmente cair na categoria de física computacional.
Muitas faculdades oferecem cursos de física computacional, embora qualquer instrução pré-colegiada no campo seja rara. Os cursos introdutórios da faculdade tendem a ensinar princípios básicos de programação e como aplicá-los a problemas relacionados à física. Os cursos posteriores, geralmente ministrados no nível de pós-graduação, ensinam como manipular e resolver grandes problemas compostos por grandes quantidades de dados através do uso de algoritmos e práticas avançadas de programação.