Vật lý tính toán là gì?

Vật lý tính toán là một lĩnh vực sử dụng cả các công thức vật lý hiện có và thuật toán số để thực hiện các tính toán quy mô lớn với các máy tính sẽ cực kỳ tốn thời gian và tẻ nhạt để thực hiện bằng tay.Về cơ bản, nó là một nhánh vật lý liên quan đến việc tạo ra các mô hình và giải pháp toán học bằng cách sử dụng máy tính và lập trình.Các mô hình toán học mà các nhà vật lý nhằm mục đích tạo ra thường liên quan đến một lượng lớn thông tin đòi hỏi các máy tính rất mạnh mẽ để xử lý. Việc phân loại chính xác vật lý tính toán trong lĩnh vực vật lý tổng thể thường được tranh luận.Một số người coi nó là một nhánh của vật lý lý thuyết, vì nó có xu hướng liên quan đến các lĩnh vực vật lý vẫn còn lý thuyết sâu sắc với rất ít hỗ trợ thử nghiệm rắn.Những người khác tin rằng nó nên được coi là một nhánh của vật lý thử nghiệm, vì dữ liệu được sử dụng thường đến từ các thí nghiệm.Tuy nhiên, đối với hầu hết các phần, các nhà khoa học đồng ý rằng nó rơi vào đâu đó giữa hai ngành, và có cả hai thành phần lý thuyết và thử nghiệm.Các lĩnh vực vật lý như vật lý thiên văn, cơ học chất lỏng và vật lý gia tốc đều phụ thuộc vào lập trình và tính toán.Ví dụ, trong vật lý gia tốc, máy tính phải theo dõi, ghi lại và phân tích số lượng lớn thông tin mỗi khi các hạt được va chạm trong máy gia tốc hạt.Vật lý trạng thái rắn tính toán cố gắng khám phá mối liên kết giữa các tính chất nguyên tử của chất rắn và tính chất quy mô lớn của chúng bằng cách phân tích một lượng lớn thông tin về chất rắn ở cấp độ phân tử.theo lĩnh vực vật lý tính toán.Thông thường, các nhiệm vụ như giải các phương trình vi phân và tích phân hoặc đánh giá các ma trận rất lớn được sử dụng để thực hiện các tính toán về các hệ thống vật lý.Những nhiệm vụ này có thể dễ dàng được phân loại là toán học thuần túy, đó là toán học được thực hiện hoàn toàn vì lợi ích của toán học.Tuy nhiên, khi được thực hiện để phân biệt thông tin liên quan đến vật lý, chúng có thể dễ dàng rơi vào thể loại vật lý tính toán. Nhiều trường đại học cung cấp các khóa học về vật lý tính toán, mặc dù bất kỳ hướng dẫn trước đại học nào trong lĩnh vực này đều rất hiếm.Các khóa học đại học giới thiệu có xu hướng dạy các nguyên tắc lập trình cơ bản và cách áp dụng chúng vào các vấn đề liên quan đến vật lý.Các khóa học sau này, thường được dạy ở cấp độ sau đại học, dạy cách thao túng và giải quyết các vấn đề lớn được tạo thành từ một lượng lớn dữ liệu thông qua việc sử dụng các thuật toán và thực hành lập trình nâng cao.