La física computacional es una ciencia que estudia algoritmos numéricos para la resolución de problemas de física , para los que ya se ha desarrollado una teoría cuantitativa. Usualmente considerado como una rama de la física teórica , pero algunos[ quien? ] la consideran una rama intermedia entre la física teórica y la experimental .
Los físicos a menudo tienen teorías matemáticas muy precisas que describen el comportamiento de los sistemas. A menudo sucede que resolver ecuaciones teóricas ab initio para obtener predicciones útiles no es práctico. Esto es especialmente cierto en la mecánica cuántica , que tiene solo unos pocos modelos simples que permiten soluciones analíticas cerradas. En los casos en que las ecuaciones solo se pueden resolver de forma aproximada, a menudo se utilizan métodos computacionales.
Los métodos numéricos son ahora un componente esencial de la investigación moderna en física de aceleradores , astrofísica , mecánica de fluidos y gases , teoría de campo reticular/teoría de calibre reticular (especialmente cromodinámica cuántica reticular ), física de plasma (incluido el modelado de plasma), física de estado sólido y física de sistemas blandos . Materia Condensada . La física computacional del estado sólido, por ejemplo, utiliza la teoría funcional de la densidad para calcular las propiedades de los sólidos, un método similar al que utilizan los químicos para estudiar las moléculas.
Muchos métodos numéricos utilizados en física computacional ya están bastante desarrollados, sin embargo, en el proceso de cálculo de las propiedades físicas de los sistemas simulados, puede ser necesario resolver problemas numéricos y analíticos más generales. Todos estos métodos incluyen (pero no se limitan a):
La física computacional también cubre el ajuste de la estructura del software y el hardware para resolver problemas. Los enfoques de resolución de problemas suelen ser muy exigentes en términos de potencia de procesamiento o espacio de almacenamiento.