Հաշվողական ֆիզիկա

Հաշվողական ֆիզիկա, գիտություն է, որը ուսումնասիրում է ֆիզիկայի խնդիրների լուծման թվային ալգորիթմները, որոնց համար արդեն կան մշակված քանակական տեսություններ։ Սովորաբար այն դիտարկվում է որպես տեսական ֆիզիկայի բաժին, սակայն որոշները այն համարում են տեսական և փորձնական ֆիզիկաների միջև ընկած միջակա ճյուղ։

Ֆիզիկոսները հաճախ ունենում են շատ ճշգրիտ մաթեմատիկական տեսություններ, որոնք բնութագրում են համակարգի վարքը։ Հաճախ պատահում է, որ ab initio տեսական հավասարումների լուծումները օգտակար ենթադրությունների հասնելու նպատակով՝ համարվում են ոչ գործածական։ Այն հատկապես հավաստի է քվանտային մեխանիկայում, որում կան ընդամենը մի քանի հասարակ մոդելներ, որոնք էլ իրենց հերթին առաջ են քաշում ելք չունեցող անալիտիկ լուծումներ։ Այն դեպքերում, երբ հավասարումները ունենում են մոտավոր պատասխաններ, ապա հաճախ օգտագործվում են հենց հաշվողական մեթոդները։

Հաշվողական ֆիզիկայի կիրառում 

Ներկայումս թվային մեթոդները հանդիսանում են՝ ֆիզիկայի շրջանակներում ժամանակակից հետազոտություններում հանդիպող արագացուցիչների, աստղաֆիզիկայի, հեղուկների և գազերի մեխանիկայի, դաշտի ցանցավոր/ցանցավոր տրամաչափային տեսության (հատկապես ցանցավոր՝ քվանտային խրոմոդինամիկայում), պլազմայի ֆիզիկայի (այդ թվում պլազմայի մոդելավորման ժամանակ), պինդ մարմնի ֆիզիկայի և փափուկ խտացված նյութերի՝ կարևորագույն բաղադրիչներից մեկը։ Պինդ մարմնի հաշվողական ֆիզիկան օրինակի համար օգտագործվում է ֆունկցիոնալ խտության տեսության պինդ մարմինների, մեթոդների հաշվման համար։ Այն համանմանորեն օգտագործվում է նաև քիմիկոսների կողմից՝ մոլեկուլի ուսումնասիրման ժամանակ։

Շատ հաշվողական մեթոդներ, որոնք օգտագործվում են հաշվողական ֆիզիկայում, արդեն բազմիցս փորձված են, սակայն մոդուլացված համակարգերի հաշվարկման գործընթացում կարող է կարիք լինի օգտագործել ավելի ընդհանուր հաշվողական և անալիտիկ խնդիրների լուծումներ։ Բոլոր այդ մեթոդները ներառում են (բայց չեն սահմանափակվում դրանցով)։ 
Դիֆերենցիալ հավասարումների լուծումներ
Ինտեգրալների գնահատում
Ստոհաստիկ մեթոդներ, հիմնականում Մոնտե-Կառլոյի մեթոդը
Մասնավոր ածանցյալների մասնագիտացված դիֆերենցիալ հավասարումների մեթոդը, օրինակ, վերջնական մնացորդի և վերջնական տարրերի մեթոդը
Սեփական նշանակության որոնման համասփյուռային մեթոդը ՝ շատ մեծ համասփյուռների սեփական նշանակության որոնման խնդիրները ու նրանց համապատասխան սեփական ուղղորդված հատվածները(քվանտային ֆիզիկայում՝ սեփական վիճակները)
Կեղծ-սպեկտրալ մեթոդ
Հաշվողական ֆիզիկան ներառում է իր մեջ նաև պրոբլեմի լուծման համար պահանջվող ծրագրային և ապարատային ստրուկտուրալ պահանջարկը։ Պրոբլեմի լորուծման մոտեցումները հաճախ շատ պահանջկոտ են հաշվողական հզորության կամ հիշողության ծավալի ծրագրում։

Տես նաև 
Դասական մոլեկուլային դինամիկայի մեթոդ
Հաշվողական հիդրոդինամիկա
Ամերիկական ֆիզիկական հասարակություն 
Մաթեմատիկական ֆիզիկա

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 
 
 A.K. Hartmann, Practical Guide to Computer Simulations , World Scientific (2009)
 International Journal of Modern Physics C (IJMPC): Physics and Computers , World Scientific
 Steven E. Koonin, Computational Physics, Addison-Wesley (1986)
 T. Pang, An Introduction to Computational Physics, Cambridge University Press (2010)
 B. Stickler, E. Schachinger, Basic concepts in computational physics, Springer Verlag (2013). ISBN 9783319024349.
 E. Winsberg, Science in the Age of Computer Simulation. Chicago: University of Chicago Press, 2010.

Արտաքին հղումներ
 C20 IUPAP Commission on Computational Physics 
 APS DCOMP
 IoP CPG (UK) 
 SciDAC: Scientific Discovery through Advanced Computing 
 Open Source Physics
 SCINET Scientific Software Framework

Հաշվողական ֆիզիկա