Τι είναι η ποσοτική φυσική;

Η ποσοτική φυσική είναι ο κλάδος της φυσικής που περιλαμβάνει έρευνα με επανειλημμένη μέτρηση και μαθηματική ανάλυση πειραματικών αποτελεσμάτων.Διαφέρει από ορισμένους κλάδους της θεωρητικής φυσικής, για παράδειγμα, όπως η κβαντική μηχανική ή η έρευνα της θεωρίας των συμβολοσειρών, όπου μεγάλο μέρος της υποκείμενης θεωρίας δεν μπορεί να δοκιμαστεί στον πραγματικό κόσμο ή σε εργαστήριο στη Γη με την τρέχουσα τεχνολογία από το 2011. Οποιοδήποτε πεδίοτης ποσοτικής έρευνας όπως η ποσοτική φυσική αποκομίζει τα συμπεράσματά της από μια στατιστική ανάλυση μεγάλων ποσοτήτων πειραματικών δεδομένων.Αυτά τα δεδομένα είναι συχνά τόσο τεράστια και πολύπλοκα, ωστόσο, ότι οι υπολογιστές χρησιμοποιούνται για να κάνουν μαθηματική μοντελοποίηση των δεδομένων για να τα ερμηνεύσει καλύτερα.Ένα παράδειγμα χρήσης της ποσοτικής φυσικής θα περιλαμβάνει αυτό των κλιματικών μελετών που διεξάγονται σε υπερυπολογιστές για την πρόβλεψη κλιματολογικών αλλαγών από διάφορες φυσικές θερμοδυναμικές δυνάμεις που παίζουν, μέσα ή κοντά στη γη, καθώς και από τις αλλαγές στην ηλιακή δραστηριότητα σε μεγάλες χρονικές περιόδους.

Η μελέτη της φυσικής στον πυρήνα της είναι η μέτρηση των αλλαγών στην ύλη και την ενέργεια, και αυτό κάνει την περισσότερη φυσική έρευνα ποσοτική φυσική σε μια ή την άλλη μορφή.Η ποσοτική μελέτη είναι επίσης σημαντική στη φυσική, επειδή πολλοί από τους φυσικούς νόμους, όπως η ταχύτητα του φωτός ή της βαρύτητας έλξης της γης, δεν μπορούν να καθοριστούν ποσοτικά μόνο από την ανθρώπινη παρατήρηση με τις πέντε αισθήσεις.Είναι δυνατόν να παρατηρηθεί ένα σώμα που πέφτει, αλλά, χωρίς να μετράει με ακρίβεια τον ρυθμό της, δεν υπάρχει σαφής εικόνα για το πόσο ισχυρή είναι η βαρύτητα στην πραγματικότητα.Επομένως, η ποσοτική ερευνητική φυσική χρησιμοποιεί τα μαθηματικά ως έναν αφηρημένο τρόπο κατανόησης των δυνάμεων στην εργασία στο σύμπαν. Οι διαδικασίες που περιλαμβάνουν ποσοτική μελέτη, ωστόσο, δεν προορίζονται πάντοτε να αντιπροσωπεύουν την καθημερινή πραγματικότητα.Η φυσική καθορίζει τις ιδανικές συνθήκες υπό τις οποίες η ύλη, η ενέργεια, ο χώρος και ο χρόνος αλληλεπιδρούν μέσω επαναλαμβανόμενων μέτρησης και παρατήρησης και στη συνέχεια καθορίζουν την πιθανότητα εμφάνισης συμβάντων.Οι εξισώσεις φυσικής που χρησιμοποιούνται για αυτό βασίζονται σε αφηρημένες μαθηματικές έννοιες που αποδεικνύονται αληθινές μόνο με μεγάλο αριθμό επαναλαμβανόμενων πειραμάτων.Η ποσοτική φυσική, για παράδειγμα, μπορεί να προβλέψει την επιφάνεια ενός σφαιρικού πλανήτη στο διάστημα, αλλά δεν υπάρχει μια τέλειο σφαίρα ή οποιοδήποτε άλλο τέλειο γεωμετρικό σχήμα στον φυσικό κόσμο, οπότε η διαδικασία είναι, σε κάποιο βαθμό, μια προσέγγιση.

Οι ιδανικές αναπαραστάσεις στη φυσική, όπως η βαλλιστική τροχιά μιας σφαίρας μέσω του αέρα, βασίζονται σε ποσοτικές αρχές φυσικής της βαρυτικής έλξης και της αντίστασης στον αέρα, αλλά μπορούν να προβλέψουν μόνο μια γενική τροχιά για μια σφαίρα, όχι την πραγματική, ακριβή, ακριβή, ακριβή,εντοπισμός πάνω στο οποίο θα προσγειωθεί.Η χρήση εξισώσεων και ο τύπος στην ποσοτική φυσική συχνά συνεπάγεται τον μέσο όρο μερικές από τις μεταβλητές που έρχονται σε λειτουργία ή χρησιμοποιούν μαθηματικές συντομεύσεις για να αναιρέξουν την επίδρασή τους στην εξίσωση.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο στόχος είναι να κατανοηθούν οι νόμοι της φύσης κατ 'αρχήν έναντι των συγκεκριμένων, τυχαίων εφαρμογών.

Η υπολογιστική φυσική συχνά συμπληρώνει την ποσοτική φυσική στο εργαστήριο, όπου οι εξισώσεις δεν μπορούν να δοκιμαστούν επίσημα ή επαρκώς σε πειράματα πραγματικού κόσμου.Συχνά οι αλγόριθμοι χρησιμοποιούνται για τον εξορθολογισμό αυτών των υπολογισμών.Οι αλγόριθμοι είναι ένα σύνολο μαθηματικών κανόνων που χρησιμοποιεί ο υπολογιστής για να μειώσει τον αριθμό των υπολογισμών που απαιτούνται για την επίλυση ενός προβλήματος σε μια πεπερασμένη σειρά βημάτων.Η βοήθεια υπολογιστών για την ποσοτική φυσική χρησιμοποιείται συνήθως σε περιοχές όπου πραγματοποιούνται πολύ σύνθετες αλληλεπιδράσεις, όπως στην επιστήμη των υλικών, στην έρευνα πυρηνικών επιταχυντών και στη μοριακή δυναμική στη βιολογία.