計算物理学

計算物理学は、物理的問題を解決するためのコンピューター モデルの作成と使用に焦点を当てた科学コンピューティングのサブ分野です。通常、数値的手法を使用して物理ベースのシステムをシミュレートし、その動作を予測します。計算物理学は、亜原子から天文学に至るまでの膨大なテーマを調査するために使用されます。

計算物理学の最初の応用は、第二次世界大戦が数値モデリング技術の開発の動機となった 1940 年代に始まりました。 1950 年代までに、コンピューティング産業の爆発的な成長により、科学者は複雑な物理現象をシミュレートする全長の計算物理プログラムを開発できるようになりました。

それ以来数十年にわたり、コンピューティングの進歩により、計算物理学は科学界の主要なプレーヤーになりました。計算モデルを使用した研究には、難しい物理方程式を解くための従来の実験よりもはるかに費用と時間がかからないという利点があります。計算リソースの急増により、衝撃波フロントや乱流などの複雑な物理現象を詳細なスケールで研究できるようになりました。

計算物理学の分野全体で、分子動力学、モンテカルロ法、有限要素法、有限差分法、スペクトル法など、さまざまな数値モデリング手法が開発されています。これらすべてには、目前の問題の物理学を記述する複雑な数式を解くためにコンピューターを使用することが含まれます。

コンピューティングがより強力になり、アルゴリズムがより高速かつ効率的になったことで、研究者はますます向上する精度と能力にアクセスできるようになりました。したがって、計算物理学は科学ツールとしてますます人気が高まっています。そのアプリケーションは、地球の核の不気味な雰囲気からシャンパン グラス内の分子の急速な動きに至るまで、私たちの物理宇宙をさらに理解するのに役立ちました。