计算物理及其应用综合概述

关于研究

计算物理研究和应用数值分析解决物理问题计算物理历史上首次应用现代计算机科学,现在它已成为计算科学子集有时它被视为理论物理子学科(或分支),但另一些则视之为理论物理和实验物理研究领域之间的中间分支,补充理论和实验基于数学模型的不同物理理论对系统行为方式提供非常精确预测不幸的是,解决数学模型以产生实用预测并非总有可能当解决方案缺少闭式表达式或过于复杂时,就可能发生这种情况。此类案例需要数值近似值处理这些数值近似值的主体是计算物理:解决方案近似值写成有限数简单数学运算(算法)并用计算机执行并计算近似解析法和误差

科学方法内计算地点有分歧某些人认为计算机模拟更近似理论物理其他人视之为“计算机实验”,而另一些人则视之为理论物理和实验物理中间或不同分支,第三种方式补充理论实验计算机可实验测量记录数据,但这显然不是计算方法计算物理问题很难精确解决这是由于数项(数学)因素造成的,包括缺少代数和/或解析性溶解性、复杂性和混乱性计算电子轨迹波函数强电场(Stark效果)可能需要大力制定实用算法(如果能找到算法)可能需要其他粗力或粗力技术,如图形方法或根查寻先进方面偶而使用数学扰动理论(此处为此实例显示工作实例)。此外,多机问题计算成本和复杂性(及其经典对口方)往往快速增长。问题因子系统通常有显示样式103序分量大小解决量子机械问题泛指系统大小和经典N-body问题按N方排序许多物理系统本性非线性最优和混乱性最坏:这就难以保证数字错误不会长到“解决法”失效的地步

应用

计算物理是现代各个领域研究的重要组成部分,包括加速器物理、天体物理、泛相对论通过数值相对性、流体力学(计算流体动态)、拉特斯场理论/拉特斯测量论(尤其是拉特斯量子染色体动态学)、等离子物理(见等离子建模)和模拟物理系统(通过分子动态学)

计算固态物理,例如使用密度功能理论计算固态特性,类似于化学家研究分子的方式这种方法和数种其他方法,包括Luttinger-Kohn/k.p法和ab-itio法,可计算固态物理的其他兴趣量,如电子带结构、磁性特征和电荷密度