Hesaplamalı fizik

Hesaplamalı Fizik, fiziksel problemleri çözmek için bilgisayar modellerinin oluşturulması ve kullanılmasına odaklanan bilimsel hesaplamanın bir alt alanıdır. Genellikle fizik tabanlı sistemleri simüle etmek ve davranışları hakkında tahminlerde bulunmak için sayısal yöntemler kullanır. Hesaplamalı Fizik, atom altından astronomiye kadar çok çeşitli konuları araştırmak için kullanılır.

Hesaplamalı Fiziğin ilk uygulamaları, İkinci Dünya Savaşı'nın sayısal modelleme tekniklerinin geliştirilmesini motive ettiği 1940'larda başlamıştır. 1950'lerde bilgisayar endüstrisindeki patlama, bilim insanlarının karmaşık fiziksel olayları simüle etmek için tam uzunlukta Hesaplamalı Fizik programları geliştirmelerine olanak sağladı.

O zamandan bu yana geçen on yıllar içinde, bilgi işlem alanındaki gelişmeler Hesaplamalı Fiziğin bilim camiasında önemli bir oyuncu haline gelmesini sağlamıştır. Hesaplamalı modeller kullanılarak yapılan araştırmalar, zor fiziksel denklemleri çözmek için geleneksel deneylerden çok daha az pahalı ve zaman alıcı olma avantajına sahiptir. Şok cepheleri veya türbülans gibi karmaşık fiziksel olaylar, hesaplama kaynaklarının çoğalması sayesinde artık ayrıntılı ölçeklerde incelenebilmektedir.

Hesaplamalı Fizik alanında, moleküler dinamikler, Monte Carlo yöntemleri, sonlu elemanlar yöntemleri, sonlu fark yöntemleri ve spektral yöntemler dahil olmak üzere çok çeşitli sayısal modelleme teknikleri geliştirilmiştir. Bunların hepsi, eldeki problemin fiziğini tanımlayan karmaşık matematiksel denklemleri çözmek için bilgisayarların kullanılmasını içerir.

Bilgi işlem daha güçlü hale geldikçe ve algoritmalar daha hızlı ve daha verimli hale geldikçe, araştırmacılar sürekli artan doğruluk ve güce erişebilmektedir. Bu nedenle Hesaplamalı Fizik, bilimsel bir araç olarak giderek daha popüler hale geliyor. Uygulamaları, Dünya'nın çekirdeğinin ürkütücü atmosferinden bir şampanya kadehindeki moleküllerin hızlı hareketine kadar fiziksel evrenimizi daha iyi anlamamıza yardımcı oldu.