Vad är kvantitativ fysik?

Kvantitativ fysik är fysikgrenen som involverar forskning genom upprepad mätning och matematisk analys av experimentella resultat. Det skiljer sig från vissa grenar av teoretisk fysik, till exempel, såsom kvantmekanik eller strängteoriforskning, där mycket av den underliggande teorin inte kan testas i den verkliga världen, eller i ett laboratorium på jorden med nuvarande teknik från 2011. Varje fält av kvantitativ forskning som kvantitativ fysik härleder sina slutsatser från en statistisk analys av stora mängder av experimentdata. Dessa data är dock ofta så stora och komplexa att datorer används för att göra matematisk modellering av data för att tolka dem bättre. Ett exempel på användningen av kvantitativ fysik skulle inkludera den för klimatstudier som körs på superdatorer för att förutsäga klimatologiska förändringar från olika naturliga termodynamiska krafter som spelar på, i eller nära jorden, liksom från förändringar i solaktivitet under långa perioder.

Studien av fysik i dess kärna är mätningen av förändringar i materia och energi, och detta gör att de flesta fysikforskningskvantitativ fysik i en eller annan form. Kvantitativ studie är också viktig i fysiken eftersom många av de fysiska lagarna, såsom jordens hastighet eller gravitationens drag, inte kan definieras kvantitativt bara genom mänsklig observation med de fem sinnena. Det är möjligt att observera en fallande kropp, men utan att exakt mäta dess nedstigningshastighet, kommer ingen tydlig bild för hur stark tyngdkraften faktiskt är. Kvantitativ forskningsfysik använder därför matematik som ett abstrakt sätt att förstå krafter i arbetet i universum.

Processer som involverar kvantitativ studie är emellertid inte alltid avsedda att representera vardagens verklighet. Fysik bestämmer de ideala förhållandena under vilka materia, energi, rymd och tid interagerar genom upprepad mätning och OBservation och bestämmer sedan sannolikheten för händelser som inträffar. Fysikekvationer som används för detta är baserade på abstrakta matematiska begrepp som endast har visat sig vara sant med ett stort antal upprepade experiment. Kvantitativ fysik kan till exempel förutsäga ytan på en sfärisk planet i rymden, men det finns inget sådant som en perfekt sfär eller någon annan perfekt geometrisk form i den naturliga världen, så processen är till viss del en approximation.

Idealiska representationer i fysik, såsom en ballistisk bana för en kula genom luften, är baserade på kvantitativa fysikprinciper för gravitationella drag och luftmotstånd, men de kan bara förutsäga en allmän bana för en kula, inte den faktiska, exakta platsen som den kommer att landa. Att använda ekvationer och formel i kvantitativ fysik innebär ofta att medelvärde utgör några av de variabler som spelar in eller använder matematiska genvägar för att förneka deras effekt på ekvationen. Detta beror på att målet ärAtt förstå naturens lagar i princip över specifika, slumpmässiga tillämpningar.

Beräkningsfysik kompletterar ofta kvantitativ fysik i laboratoriet, där ekvationer inte kan formellt eller testas tillräckligt i verkliga världsexperiment. Ofta används algoritmer för att effektivisera sådana beräkningar. Algoritmer är en uppsättning matematiska regler som datorn använder för att minska antalet beräkningar som behövs för att lösa ett problem till en begränsad serie steg. Datorhjälp för kvantitativ fysik används vanligtvis i områden där mycket komplexa interaktioner äger rum, till exempel inom materialvetenskap, kärnkraftsceleratorforskning och molekylär dynamik inom biologi.