Hesaplamalı fizik, bilgisayar bilimi ve diğer ilgili alanlarda mevcut olan hesaplamalı teknikler ve yöntemlerle gerçekleştirilen, bilim ve teknolojinin temelindeki fiziksel ilkelerin incelenmesidir. Bilgisayar algoritmaları ve sayısal yöntemler kullanılarak fiziksel sistemlerin incelenmesi ve simülasyonlarıyla ilgilenen hesaplamalı bilimin bir dalıdır.
Bu çalışma temel olarak fiziksel sistemler hakkında bilgi edinmek için bilgisayar simülasyonlarının kullanılmasını içermektedir. Bu süreç parçacıkların, atomların, moleküllerin, atom altı parçacıkların ve diğer nesnelerin davranışlarını ölçmek ve tahmin etmek için kullanılabilir. Simülasyonlar, sistemin tepkilerinin yanı sıra enerji, kütle ve momentum korunumu yasaları açısından performansının analiz edilmesine ve görselleştirilmesine yardımcı olabilir.
Hesaplamalı fizik, çok çeşitli fiziksel olguları keşfetme ve kullanma yeteneği nedeniyle giderek daha popüler bir araştırma alanı haline geldi. Bilim insanları, hesaplamalı araçların kullanımı sayesinde, karmaşık fiziksel sistemleri, gerçek deneyleri yürütmek için gereken sürenin çok altında bir sürede modelleyebilmektedir. Bu, daha az kaynakla, daha kısa sürede daha doğru tahminler yapılmasına ve daha iyi karar alınmasına olanak tanır.
Hesaplamalı fizikçiler astrofizik, atom fiziği, yoğun madde fiziği, plazma fiziği ve nükleer fizik gibi çeşitli alanlardaki olayları araştırırlar. Bunu yapmak için analitik yaklaşımların yanı sıra bilgisayar simülasyonlarına da güveniyorlar. Örneğin simülasyonlar, çok sayıda atom altı parçacığı incelemek ve izlemek ve daha büyük parçacık koleksiyonlarının reaksiyonlarını modellemek için kullanılır. Bilgisayar simülasyonları aynı zamanda ışığın yayılma davranışını incelemek ve yıldızlararası tozun davranışı hakkında tahminlerde bulunmak için de kullanılır.
Hesaplamalı fizikçiler teorilerini ve modellerini geliştirmek ve uygulamak için gelişmiş yazılım ve algoritmalar kullanır. Bu, diferansiyel ve integral formlardaki denklemleri çözen bilgisayar kodlarının ve sayısal yöntemlerin kullanımını içerir. Bu hesaplamalar, çeşitli fiziksel sistemlerde bulunabilen kısmi diferansiyel denklemlerin çözümlerinin davranışını içeren zor problemleri çözmek için kullanılır.
Sonuç olarak, hesaplamalı fizik mevcut araştırma alanının giderek daha önemli bir parçası haline geliyor. Bunun nedeni, deneylere ilişkin içgörü sağlama ve aksi takdirde erişilemeyecek olan sistemlerin özelliklerine ilişkin içgörü sağlama yeteneğidir.
