Что такое количественная физика?

Количественная физика - это раздел физики, который включает в себя исследования путем повторных измерений и математического анализа результатов экспериментов. Он отличается от некоторых областей теоретической физики, например, таких как квантовая механика или исследование теории струн, где большая часть лежащей в основе теории не может быть проверена в реальном мире или в лаборатории на Земле с современной технологией на 2011 год. Любая область Количественные исследования, такие как количественная физика, делают выводы из статистического анализа большого количества экспериментальных данных. Эти данные часто настолько обширны и сложны, что компьютеры используются для математического моделирования данных, чтобы лучше их интерпретировать. Примером использования количественной физики может служить исследование климатических исследований, проводимых на суперкомпьютерах, для прогнозирования климатологических изменений от различных природных термодинамических сил, действующих на Земле или вблизи Земли, а также от изменений солнечной активности в течение длительных периодов времени. ,

Изучение физики по своей сути является измерением изменений в веществе и энергии, и это делает большинство физических исследований количественной физикой в ​​той или иной форме. Количественное изучение также важно в физике, потому что многие физические законы, такие как скорость света или гравитационное притяжение Земли, не могут быть количественно определены только наблюдением человека с помощью пяти чувств. Можно наблюдать падающее тело, но без точного измерения скорости его снижения не получается получить четкую картину того, насколько сильна гравитация на самом деле. Поэтому физика количественных исследований использует математику как абстрактный способ понимания сил, действующих во вселенной.

Процессы, которые включают количественное исследование, однако, не всегда предназначены для представления повседневной реальности. Физика определяет идеальные условия, при которых материя, энергия, пространство и время взаимодействуют посредством повторных измерений и наблюдений, а затем определяет вероятность возникновения событий. Используемые для этого физические уравнения основаны на абстрактных математических понятиях, которые подтверждаются только при большом количестве повторных экспериментов. Например, количественная физика может предсказать площадь поверхности сферической планеты в космосе, но в естественном мире не существует идеальной сферы или какой-либо другой идеальной геометрической формы, поэтому этот процесс в некоторой степени является приближением ,

Идеальные представления в физике, такие как баллистическая траектория пули в воздухе, основаны на количественных физических принципах гравитационного притяжения и сопротивления воздуха, но они могут предсказать только общую траекторию пули, а не фактическое, точное место, на котором это приземлится. Использование уравнений и формул в количественной физике часто включает усреднение некоторых переменных, которые вступают в игру, или использование математических комбинаций клавиш, чтобы свести на нет их влияние на уравнение. Это потому, что цель состоит в том, чтобы понять законы природы в принципе над законами конкретных случайных применений.

Вычислительная физика часто дополняет количественную физику в лаборатории, где уравнения не могут быть формально или адекватно проверены в реальных экспериментах. Часто алгоритмы используются для упрощения таких расчетов. Алгоритмы - это набор математических правил, которые компьютер использует для сокращения числа вычислений, необходимых для решения проблемы, до конечной последовательности шагов. Компьютерная помощь для количественной физики обычно используется в областях, где происходят очень сложные взаимодействия, такие как материаловедение, исследования ядерных ускорителей и молекулярная динамика в биологии.