Physique computationnelle

La physique computationnelle est un sous-domaine de l'informatique scientifique qui se concentre sur la création et l'utilisation de modèles informatiques pour résoudre des problèmes physiques. Elle utilise généralement des méthodes numériques pour simuler des systèmes basés sur la physique et faire des prédictions sur leur comportement. La physique computationnelle est utilisée pour étudier un large éventail de sujets, du subatomique à l'astronomique.

Les premières applications de la physique informatique ont vu le jour dans les années 1940, lorsque la Seconde Guerre mondiale a motivé le développement de techniques de modélisation numérique. Dans les années 1950, l'explosion de l'industrie informatique a permis aux scientifiques de développer des programmes complets de physique informatique pour simuler des phénomènes physiques complexes.

Au cours des décennies qui ont suivi, les progrès de l'informatique ont permis à la physique computationnelle de devenir un acteur majeur de la communauté scientifique. La recherche utilisant des modèles informatiques a l'avantage d'être beaucoup moins coûteuse et de prendre moins de temps que l'expérimentation traditionnelle pour résoudre des équations physiques difficiles. Des phénomènes physiques complexes, tels que les fronts de choc ou la turbulence, peuvent désormais être étudiés à des échelles détaillées grâce à la prolifération des ressources informatiques.

Dans le domaine de la physique informatique, une grande variété de techniques de modélisation numérique ont été développées, notamment la dynamique moléculaire, les méthodes de Monte Carlo, les méthodes des éléments finis, les méthodes des différences finies et les méthodes spectrales. Toutes ces méthodes impliquent l'utilisation d'ordinateurs pour résoudre des équations mathématiques complexes qui décrivent la physique du problème en question.

Avec l'augmentation de la puissance des ordinateurs et la rapidité et l'efficacité des algorithmes, les chercheurs ont accès à une précision et à une puissance de plus en plus grandes. La physique computationnelle devient donc un outil scientifique de plus en plus populaire. Ses applications nous ont aidés à mieux comprendre notre univers physique, depuis l'atmosphère inquiétante du noyau de la Terre jusqu'au mouvement rapide des molécules dans une coupe de champagne.