الفيزياء الحاسوبية هي دراسة المبادئ الفيزيائية التي يقوم عليها العلم والتكنولوجيا، كما يتم تنفيذها من خلال التقنيات والأساليب الحسابية المتاحة في علوم الكمبيوتر والمجالات الأخرى ذات الصلة. هو فرع من فروع العلوم الحسابية الذي يتعامل مع دراسة ومحاكاة الأنظمة الفيزيائية باستخدام خوارزميات الكمبيوتر والأساليب العددية.
تتضمن هذه الدراسة بشكل أساسي استخدام المحاكاة الحاسوبية للحصول على نظرة ثاقبة للأنظمة الفيزيائية. يمكن استخدام هذه العملية لقياس والتنبؤ بسلوك الجسيمات والذرات والجزيئات والجسيمات دون الذرية والأشياء الأخرى. يمكن أن تساعد عمليات المحاكاة في تحليل وتصور استجابات النظام، بالإضافة إلى أدائه من حيث قوانين الحفاظ على الطاقة والكتلة والزخم.
أصبحت الفيزياء الحاسوبية مجالًا بحثيًا شائعًا بشكل متزايد، نظرًا لقدرتها على استكشاف واستغلال مجموعة واسعة من الظواهر الفيزيائية. ومن خلال استخدام الأدوات الحسابية، يستطيع العلماء تصميم أنظمة فيزيائية معقدة في جزء صغير من الوقت الذي يستغرقه إجراء تجارب فعلية. وهذا يسمح بتنبؤات أكثر دقة واتخاذ قرارات أفضل في فترة أقصر، وبموارد أقل.
يستكشف علماء الفيزياء الحاسوبية الظواهر من مجموعة متنوعة من المجالات، مثل الفيزياء الفلكية، والفيزياء الذرية، وفيزياء المادة المكثفة، وفيزياء البلازما، والفيزياء النووية. وللقيام بذلك، يعتمدون على عمليات المحاكاة الحاسوبية بالإضافة إلى الأساليب التحليلية. على سبيل المثال، تُستخدم عمليات المحاكاة لدراسة وتتبع عدد كبير من الجسيمات دون الذرية، ولنمذجة تفاعلات مجموعات أكبر من الجسيمات. تُستخدم عمليات المحاكاة الحاسوبية أيضًا لدراسة سلوك انتشار الضوء والتنبؤ بسلوك الغبار بين النجوم.
يستخدم علماء الفيزياء الحاسوبية برامج وخوارزميات متقدمة لتطوير وتنفيذ نظرياتهم ونماذجهم. ويتضمن ذلك استخدام رموز الكمبيوتر والأساليب العددية التي تحل المعادلات في الصور التفاضلية والتكاملية. تُستخدم هذه الحسابات لحل المشكلات الصعبة التي تتضمن سلوك حلول المعادلات التفاضلية الجزئية، والتي يمكن العثور عليها في مجموعة متنوعة من الأنظمة الفيزيائية.
ونتيجة لذلك، أصبحت الفيزياء الحاسوبية جزءًا متزايد الأهمية من مجال البحث الحالي. ويرجع ذلك إلى قدرتها على توفير نظرة ثاقبة للتجارب وتوفير نظرة ثاقبة لخصائص الأنظمة التي لا يمكن الوصول إليها بطريقة أخرى.
