什么是计算物理学(Computational Physics)？

计算物理是一个利用现有的物理公式和数值算法，用计算机进行大规模计算的一个领域，这是一个非常耗时和繁琐的手工计算。本质上，它是物理学的一个分支，它涉及使用计算机和程序设计。物理学家要建立的数学模型通常涉及大量的信息，这些信息需要非常强大的计算机来处理。计算物理学是一个利用现有的物理公式和数值算法用计算机进行大规模计算的领域计算物理在整个物理学领域中的分类经常引起争论，有人认为它是理论物理的一个分支，因为它所涉及的物理领域仍然是理论性很强的，几乎没有坚实的实验支持。其他人认为它应该被视为实验物理学的一个分支，因为所使用的数据通常来自实验，科学家们一致认为，它介于两个学科之间，既有理论部分，也有实验部分。现代物理学在很大程度上依赖计算机来解决实验和理论的许多复杂数学问题。天体物理学、流体力学和加速器物理学等物理领域都依赖于计算机程序设计和计算。例如，在加速器物理学中，每次粒子在粒子加速器中碰撞时，计算机都必须监测、记录和分析大量信息。计算固体物理学试图通过在分子水平上分析有关固体的大量信息在计算物理领域，还有许多其他的任务可以松散地归为计算物理领域。通常，诸如求解微分方程和积分方程或计算非常大的矩阵等任务被用来计算物理系统。这些任务可以很容易地归类为纯数学，这是纯粹为了数学而进行的数学。然而，当用来辨别与物理有关的信息时，它们也很容易归入计算物理的范畴。许多大学开设计算物理课程，尽管这方面的大学预科课程并不多见，但大学入门课程往往教授基本编程原理以及如何将其应用于物理相关问题。后来的课程通常在研究生阶段授课，通过使用算法和高级编程实践，教授如何操作和解决由大量数据组成的大型问题。