Cos'è la fisica computazionale?

La fisica computazionale è un campo che utilizza sia le formule di fisica esistenti sia gli algoritmi numerici per fare calcoli su larga scala con computer che richiederebbero estremamente tempo e noiosi da eseguire a mano.In sostanza, è un ramo della fisica che riguarda la creazione di modelli e soluzioni matematiche utilizzando computer e programmazione.I modelli matematici che i fisici mirano a creare spesso coinvolgono grandi quantità di informazioni che richiedono elaborazioni di computer molto potenti.

La classificazione esatta della fisica computazionale nel campo generale della fisica è spesso discussa.Alcuni lo considerano un ramo della fisica teorica, in quanto tende a essere coinvolti in aree di fisica che sono ancora profondamente teoriche con un piccolo supporto sperimentale solido.Altri credono che dovrebbe essere considerato un ramo della fisica sperimentale, poiché i dati utilizzati in genere provengono da esperimenti.Per la maggior parte, tuttavia, gli scienziati concordano sul fatto che rientri da qualche parte tra le due discipline e ha componenti sia teorici che sperimentali. La fisica moderna si basa fortemente sui computer per elaborare gran parte dei complessi aspetti matematici di esperimenti e teorie.Campi di fisica come astrofisica, meccanica dei fluidi e fisica dell'acceleratore dipendono entrambi dalla programmazione e dal calcolo.Nella fisica dell'acceleratore, ad esempio, i computer devono monitorare, registrare e analizzare grandi quantità di informazioni ogni volta che le particelle vengono scontrate in un acceleratore di particelle.La fisica solida computazionale tenta di scoprire il legame tra le proprietà atomiche dei solidi e le loro proprietà su larga scala analizzando grandi quantità di informazioni sui solidi a livello molecolare.

Esistono molte altre attività risolte attraverso il calcolo che possono essere raggruppati vagamente raggruppatiSotto il campo della fisica computazionale.Spesso, vengono utilizzati compiti come risolvere equazioni differenziali e integrali o valutare matrici molto grandi per effettuare calcoli sui sistemi fisici.Questi compiti potrebbero essere facilmente classificati come matematica pura, che è matematica eseguita esclusivamente per motivi di matematica.Tuttavia, se eseguiti per discernere le informazioni relative alla fisica, possono altrettanto facilmente rientrare nella categoria della fisica computazionale.

Molti college offrono corsi di fisica computazionale, sebbene qualsiasi istruzione pre-collegiata sul campo sia rara.I corsi di college introduttivi tendono a insegnare principi di programmazione di base e come applicarli a problemi relativi alla fisica.Corsi successivi, spesso insegnati a livello di laurea, insegnano come manipolare e risolvere grandi problemi costituiti da grandi quantità di dati attraverso l'uso di algoritmi e pratiche di programmazione avanzate.