Hesaplamalı Fizik Nedir?

Hesaplamalı fizik, el ile gerçekleştirmesi son derece zaman alıcı ve sıkıcı olacak bilgisayarlarla büyük ölçekli hesaplamalar yapmak için hem mevcut fizik formüllerini hem de sayısal algoritmaları kullanan bir alandır. Temel olarak, bilgisayar ve programlama kullanarak matematiksel modeller ve çözümler yapmakla ilgilenen bir fizik dalıdır. Fizikçilerin çoğu zaman yaratmayı amaçladığı matematiksel modeller, işlenmesi için çok güçlü bilgisayarları gerektiren çok miktarda bilgiyi içerir.

Hesaplamalı fiziğin genel fizik alanındaki tam sınıflandırması genellikle tartışılmaktadır. Bazıları, teorik fiziğin bir dalı olduğunu düşünür, çünkü çok az deneysel destekle hala derinlemesine teorik olan fizik alanlarıyla ilgilenme eğilimindedir. Diğerleri, kullanılan verilerin genellikle deneylerden geldiği için, deneysel fiziğin bir dalı olarak görülmesi gerektiğine inanmaktadır. Yine de, bilim adamları, iki disiplin arasında bir yere düştüğü ve hem teorik hem de deneysel bileşenleri olduğu konusunda hemfikirler.

Modern fizik, deneylerin ve teorilerin karmaşık matematiksel yönlerinin çoğunu çözmek için bilgisayarlara çok güveniyor. Astrofizik, akışkanlar mekaniği ve hızlandırıcı fiziği gibi fizik alanları hem programlama hem de hesaplamaya bağlıdır. Örneğin hızlandırıcı fiziğinde, bilgisayarlar, parçacıkların bir parçacık hızlandırıcıda her çarpışması sırasında büyük miktarda bilgiyi izlemeli, kaydetmeli ve analiz etmelidir. Hesaplamalı katı-hal fiziği, moleküler seviyede katılar hakkında büyük miktarda bilgiyi analiz ederek katıların atomik özellikleri ve bunların büyük-ölçekli özellikleri arasındaki bağlantıyı keşfetmeye çalışır.

Hesaplamalı fizik alanı altında gevşek bir şekilde gruplanabilecek hesaplama yoluyla çözülmüş birçok başka görev vardır. Genellikle, diferansiyel ve integral denklemleri çözme veya çok büyük matrisleri değerlendirme gibi görevler, fiziksel sistemler hakkında hesaplamalar yapmak için kullanılır. Bu görevler kolayca ya matematik olarak sınıflandırılabilir, ki bu matematik tamamen matematik uğruna yapılan matematiktir. Bununla birlikte, fizikle ilgili bilgileri ayırt etmek için yapıldığında, hesaplamalı fizik kategorisine kolayca girebilirler.

Birçok kolej, hesaplamalı fizik dersleri vermektedir, ancak alandaki herhangi bir üniversite öncesi eğitim nadirdir. Giriş kolej kursları temel programlama prensiplerini ve fizikle ilgili problemlere nasıl uygulanacaklarını öğretme eğilimindedir. Daha sonra lisansüstü düzeyde öğretilen sonraki dersler, algoritmalar ve ileri programlama uygulamaları kullanılarak büyük miktarda veriden oluşan büyük problemlerin nasıl yönetileceğini ve çözüleceğini öğretir.