Fizica computațională este o știință care studiază algoritmi numerici pentru rezolvarea problemelor de fizică , pentru care a fost deja dezvoltată o teorie cantitativă. De obicei considerată ca o ramură a fizicii teoretice , dar unele[ cine? ] o consideră o ramură intermediară între fizica teoretică și cea experimentală .
Fizicienii au adesea teorii matematice foarte precise care descriu comportamentul sistemelor. Se întâmplă adesea ca rezolvarea ab initio a ecuațiilor teoretice pentru a obține predicții utile să fie impracticabilă. Acest lucru este valabil mai ales în mecanica cuantică , care are doar câteva modele simple care permit soluții analitice închise. În cazurile în care ecuațiile pot fi rezolvate doar aproximativ, se folosesc adesea metode de calcul.
Metodele numerice sunt acum o componentă esențială a cercetării moderne în fizica acceleratoarelor , astrofizică , mecanica fluidelor și gazelor , teoria câmpului reticulat/teoria calibrelor rețelei ( în special cromodinamica cuantică a rețelei ), fizica plasmei (inclusiv modelarea plasmei), fizica stării solide și fizica softului. Materia condensata . Fizica computațională a stării solide, de exemplu, folosește teoria funcțională a densității pentru a calcula proprietățile solidelor, o metodă similară cu cea folosită de chimiști pentru a studia moleculele.
Multe metode numerice utilizate în fizica computațională sunt deja destul de bine dezvoltate, totuși, în procesul de calcul al proprietăților fizice ale sistemelor simulate, poate fi necesar să se rezolve probleme numerice și analitice mai generale. Toate aceste metode includ (dar nu se limitează la):
Fizica computațională acoperă, de asemenea, ajustarea structurii software și hardware pentru a rezolva probleme. Abordările de rezolvare a problemelor sunt adesea foarte solicitante în ceea ce privește puterea de procesare sau spațiul de stocare.