Fizica computațională
Această intrare sau secțiune despre subiectul fizicii nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Fizica computațională este studiul și implementarea metodelor de analiză numerică pentru rezolvarea problemelor de fizică pentru care există deja o teorie cantitativă. [1] Din punct de vedere istoric, a fost prima aplicație a computerelor la știință și este acum o subramă a științei computaționale .
Acesta este adesea văzută ca o sub-disciplina de fizica teoretică , dar unii o văd ca o încrucișare între teoretice și experimentale de fizica in sine. [2]
În fizică , teoriile matematice precise sunt adesea folosite pentru a descrie comportamentul sistemelor luate în considerare. Din păcate, se întâmplă adesea ca modelul matematic pentru un anumit sistem să fie prea complicat pentru a fi rezolvat pentru a obține o predicție utilă. Acest lucru se întâmplă atunci când nu există soluții analitice complete sau sunt prea complicate, ca în mecanica cuantică . În aceste cazuri, sunt necesare aproximări numerice, pentru a obține ce metode de calcul sunt utilizate, care se bazează în cea mai mare parte pe algoritmi . [1]
Aplicații de fizică computațională
Modelele computaționale sunt utilizate în principal în fizica stării solide , mecanica fluidelor și teoria gabaritului, printre alte domenii. Fizica computațională în stare solidă, de exemplu, folosește teoria funcției densității pentru a calcula proprietățile solidelor, o metodă similară cu cea utilizată în chimie pentru a studia proprietățile moleculelor . În fizica în stare solidă, structura electronică, proprietățile magnetice și densitățile de sarcină pot fi calculate în multe moduri, inclusiv metoda Luttinger-Kohn .
Multe alte probleme numerice generale se încadrează în domeniul fizicii de calcul, chiar dacă ar putea fi ușor considerate probleme de matematică pură. Acestea includ:
- Rezolvarea ecuațiilor diferențiale
- Evaluări pe integrale
- Metode stochastice, în special metoda Monte Carlo
- Metode particulare asupra ecuațiilor diferențiale parțiale , de exemplu metoda diferenței finite și metoda elementelor finite
- Probleme care afectează matricile mari
- Metoda pseudo-spectrală
- Scheme compacte, de înaltă ordine
- Elemente de margine
- Detaliu în problemele multicorpului
Toate aceste metode (și multe altele) sunt utilizate pentru a calcula proprietățile fizice ale sistemelor. Fizica computațională include, de asemenea, dezvoltarea de structuri software / hardware pentru a rezolva probleme particulare (care necesită o putere și o memorie de calcul foarte mari).
Notă
- ^ a b Joseph Marie Thijssen, Fizică computerizată , ediția a doua, Cambridge University Press, 2007, ISBN 9781139171397 ,OCLC 817871593 . Accesat la 5 octombrie 2019 .
- ^ Rubin H. Landau, Manuel J. Paez și Cristian C. Bordeianu, Computational physics: problem solving with Python , John Wiley and Sons, 2015, ISBN 9783527684694 ,OCLC 923138742 . Accesat la 5 octombrie 2019 .
Bibliografie
- AK Hartmann, Practical Guide to Computer Simulations , World Scientific, 2009 (arhivat din original la 11 februarie 2009) .
- Jurnalul Internațional de Fizică Modernă C (IJMPC): Fizică și Calculatoare] , World Scientific.
- Steven E. Koonin, Fizica computațională , Addison-Wesley, 1986.
- T. Pang, An Introduction to Computational Physics , Cambridge University Press , 2010.
- B. Stickler și E. Schachinger, Concepte de bază în fizica computațională , Springer Verlag , 2013, ISBN 9783319024349 .
- E. Winsberg, Science in the Age of Computer Simulation , University of Chicago Press , 2010.
Elemente conexe
| Controlul autorității | GND ( DE ) 4273564-6 |
|---|
