Hisoblash fizikasi
„
Hisoblash fizikasi “ — fizikadagi muammolarni hal qilish uchun raqamli tahlilni oʻrganish va amalga oshirish hisoblanadi. Tarixiy jihatdan hisoblash fizikasi fanda zamonaviy kompyuterlarning birinchi qoʻllanilishi bilan bogʻliq boʻlib, hozirda hisoblash fanining kichik toʻplami sanaladi. Baʼzan uni nazariy fizikaning quyi fanlari qatoriga kirgizishadi, biroq boshqa olimlar hisoblash fizikasini nazariy va eksperimental fizika oʻrtasidagi oraliq tarmoq — nazariya hamda eksperimentni toʻldiruvchi tadqiqot sohasi sifatida qabul qilishgan.
Qisqacha maʼlumot
Fizikada matematik modellarga asoslangan turli nazariyalar tizimlar qanday harakat qilishini juda aniq bashorat qiladi. Afsuski, foydali bashorat qilish uchun maʼlum bir tizim uchun matematik modelni echish koʻpincha mumkin emas. Bu, masalan, yechim yopiq shaklli ifodaga ega boʻlmaganda yoki juda murakkab boʻlganda sodir boʻlishi mumkin. Bunday hollarda sonli taxminlar talab qilinadi. Hisoblash fizikasi bu sonli yaqinlashishlar bilan shugʻullanadigan fandir: yechimning yaqinlashuvi cheklangan (va odatda katta) oddiy matematik operatsiyalar (algoritm) sifatida yoziladi va kompyuter bu operatsiyalarni bajarish va taxminiy yechimni hisoblash uchun ishlatiladi.
Fizikadagi maqomi Ilmiy usulda hisoblashning holati haqida bahslar mavjud.
Kompyuterlardan maʼlumotlarni oʻlchash va yozib olish (va saqlash) uchun tajribalarda foydalanish mumkin boʻlsa-da, bu aniq hisoblash usuli emas.
Hisoblash fizikasidagi muammolar
Hisoblash fizikasi muammolarini aniq hal qilish umuman qiyin. Bu bir nechta (matematik) sabablarga bogʻliq: algebraik va analitik yechish qobiliyatining yetishmasligi, murakkablik va tartibsizlik. Masalan, — kuchli elektr maydonida atom atrofida aylanib yuruvchi elektronning toʻlqin funksiyasini hisoblash (Stark effekti) kabi zohiran sodda koʻrinadigan masalalar ham amaliy algoritmni shakllantirish uchun katta kuch talab qilishi mumkin (agar uni topish mumkin boʻlsa); Grafik usullar yoki ildizni topish kabi boshqa qoʻpol yoki shafqatsiz kuchlar texnikasi talab qilinishi mumkin. Ilgʻor tomonda, baʼzan matematik chalkashlik nazariyasi ham qoʻllaniladi (bu erda ushbu misol uchun ish koʻrsatilgan). Bundan tashqari, koʻp tanali muammolar (va ularning klassik hamkasblari) uchun hisoblash narxi va hisoblash murakkabligi tez oʻsadi. Makroskopik tizim odatda tarkibiy zarrachalar tartibining oʻlchamiga ega, shuning uchun bu biroz muammodir. Kvant-mexanik masalalarni yechish odatda sistema oʻlchami boʻyicha eksponensial tartibda, klassik N-tana uchun esa N-kvadrat tartibida boʻladi. Va nihoyat, koʻpgina jismoniy tizimlar tabiatan eng yaxshi holatda chiziqli boʻlmagan va eng yomoni xaotikdir: bu har qanday raqamli xatolar „yechim“ ni yaroqsiz holga keltirishiga olib kelmasligini taʼminlash qiyinligini anglatadi.
Algoritmlar va usullar
Hisoblash fizikasi muammolarning keng sinfidan foydalanganligi sababli, u odatda raqamli ravishda hal qiladigan turli matematik muammolar yoki qoʻllaniladigan usullar orasida boʻlinadi. Ular orasida quyidagilarni koʻrib chiqish mumkin:
Ushbu usullarning barchasi (va bir nechta boshqalar) modellashtirilgan tizimlarning fizik xususiyatlarini hisoblashda qoʻllaniladi.
Hisoblash fizikasi, shuningdek, hisoblash kimyosidan bir qator gʻoyalarni oladi — masalan, qattiq jismlar xususiyatlarini hisoblash uchun qattiq jism fiziklari tomonidan qoʻllaniladigan zichlik funktsional nazariyasi asosan kimyogarlar molekulalarning xususiyatlarini hisoblash uchun foydalanadigan nazariya bilan bir xil.
Bundan tashqari, hisoblash fizikasi muammolarni hal qilish uchun dasturiy taʼminot/apparat strukturasini sozlashni oʻz ichiga oladi (chunki muammolar odatda juda katta boʻlishi mumkin, qayta ishlash quvvatiga ehtiyoj yoki xotira soʻrovlarida).
Boʻlimlar
Fizikaning har bir asosiy sohasi uchun mos keladigan hisoblash sohasini topish mumkin:
Ilovalar
Hisoblash fizikasi bilan bogʻliq muammolarning keng sinfi tufayli u fizikaning turli sohalarida zamonaviy tadqiqotlarning muhim tarkibiy qismidir, xususan: tezlatgichlar fizikasi, astrofizika, nisbiylikning umumiy nazariyasi (sonli nisbiylik orqali), suyuqliklar mexanikasi (hisoblash suyuqliklari dinamikasi), panjara maydoni nazariyasi / panjara oʻlchagich nazariyasi (ayniqsa, panjara kvant xromodinamikasi), plazma fizikasi (qarang. plazma modellashtirish), fizik tizimlarni simulyatsiya qilish (masalan, molekulyar dinamikadan foydalanish), yadro muhandisligi kompyuter kodlari, oqsil tuzilishini bashorat qilish, ob-havoni bashorat qilish, qattiq jism fizikasi, yumshoq kondensatsiyalangan materiya fizikasi, gipertezlik taʼsiri fizikasi va boshqalar.
Hisoblash qattiq jismlar fizikasi, masalan, qattiq jismlarning xossalarini hisoblash uchun zichlik funktsional nazariyasidan foydalanadi, bu kimyogarlar molekulalarni oʻrganish uchun qoʻllagan usulga oʻxshash. Qattiq jismlar fizikasiga qiziqishning boshqa miqdorlari, masalan, elektron tarmoqli tuzilishi, magnit xossalari va zaryad zichligi ushbu va bir nechta usullar bilan hisoblanishi mumkin.
Manbalar
uz.wikipedia.org