A Física Computacional (ou às vezes TI física) é o estudo e implementação de algoritmos numéricos para resolver problemas físicos para os quais já existe uma teoria. É frequentemente considerada uma subdisciplina da física teórica, mas alguns a consideram um ramo intermediário entre a física teórica e a física experimental .
Em geral, os físicos definem um sistema e sua evolução usando fórmulas matemáticas precisas. Muitas vezes acontece que a solução de equações com base nos princípios da física fundamental não é adequada para a descrição do sistema. Isso é especialmente verdadeiro no caso da mecânica quântica, onde apenas um punhado de modelos simples têm soluções analíticas completas. Nos casos em que os sistemas possuem apenas soluções numéricas, cálculos numéricos são empregados.
Os cálculos numéricos são amplamente usados, particularmente no contexto da física do estado sólido , mecânica dos fluidos , teoria quântica de campos , teoria da medição e em muitos outros setores. Na física do estado sólido, por exemplo, a ferramenta de computador é usada com a teoria funcional da densidade para calcular as propriedades dos sólidos; os químicos usam um método semelhante para estudar as moléculas. Na física do estado sólido, a organização eletrônica da matéria, propriedades magnéticas e densidades de carga eletrônica podem ser calculadas por vários métodos, incluindo computação numérica e métodos ab initio (por meio de diferentes teorias e / ou métodos).
Muitos outros problemas numéricos mais gerais surgem inevitavelmente no campo da física numérica, embora possam ser considerados problemas puramente matemáticos. Estes são :
Todos esses métodos e vários outros são usados para calcular as propriedades físicas dos sistemas a serem modelados ou simulados. A física digital também abrange o projeto de software e a parametrização de estruturas de computador (rede, cluster ) para resolver problemas. Em geral, a solução desses problemas pode exigir recursos computacionais significativos, em particular no que diz respeito às capacidades de memória e da unidade de processamento de dados ( processador ).