Cos'è la fisica quantitativa?

La fisica quantitativa è il ramo della fisica che coinvolge la ricerca mediante ripetute misurazioni e analisi matematica dei risultati sperimentali.Si differenzia da alcuni rami della fisica teorica, ad esempio, come la meccanica quantistica o la ricerca sulla teoria delle stringhe, in cui gran parte della teoria sottostante non può essere testata nel mondo reale o in un laboratorio sulla Terra con la tecnologia attuale dal 2011. Qualsiasi campodella ricerca quantitativa come la fisica quantitativa deriva le sue conclusioni da un'analisi statistica di grandi quantità di dati sperimentali.Questi dati sono spesso così vasti e complessi, tuttavia, che i computer vengono utilizzati per eseguire la modellazione matematica dei dati per interpretarli meglio.Un esempio dell'uso della fisica quantitativa includerebbe quello degli studi sul clima che si svolgono sui supercomputer per prevedere i cambiamenti climatologici da varie forze termodinamiche naturali in gioco, in o vicino alla terra, nonché da cambiamenti nell'attività solare per lunghi periodi di tempo.

Lo studio della fisica al centro è la misurazione dei cambiamenti nella materia e nell'energia, e questo rende la maggior parte della fisica quantitativa di ricerca di fisica in una forma o nell'altra.Lo studio quantitativo è importante anche in fisica perché molte delle leggi fisiche, come la velocità della luce o l'attrazione gravitazionale della Terra, non possono essere definite quantitativamente solo dall'osservazione umana con i cinque sensi.È possibile osservare un corpo che cade, ma, senza misurare con precisione il suo tasso di discesa, non viene raggiunto alcun quadro chiaro per quanto sia effettivamente forte la gravità.La fisica di ricerca quantitativa, quindi, utilizza la matematica come un modo astratto di comprendere le forze al lavoro nell'universo. I processi che coinvolgono lo studio quantitativo, tuttavia, non sono sempre destinati a rappresentare la realtà quotidiana.La fisica determina le condizioni ideali in cui la materia, l'energia, lo spazio e il tempo interagiscono attraverso la misurazione e l'osservazione ripetute, quindi determina la probabilità che si verifichino eventi.Le equazioni di fisica utilizzate per questo si basano su concetti matematici astratti che si sono dimostrati veri solo con un gran numero di esperimenti ripetuti.La fisica quantitativa, ad esempio, può prevedere la superficie di un pianeta sferico nello spazio, ma non esiste una sfera perfetta o qualsiasi altra forma geometrica perfetta nel mondo naturale, quindi il processo è, in una certa misura, un'approssimazione.

Le rappresentazioni ideali in fisica, come la traiettoria balistica di un proiettile attraverso l'aria, si basano su principi di fisica quantitativa di tiro gravitazionale e resistenza all'aria, ma possono solo prevedere una traiettoria generale per un proiettile, non sulla vera, precisapunto su cui atterrerà.L'uso di equazioni e formula nella fisica quantitativa spesso comporta la media di alcune delle variabili che entrano in gioco o utilizzando scorciatoie matematiche per negare il loro effetto sull'equazione.Questo perché l'obiettivo è comprendere le leggi della natura in linea di principio su quelle di applicazioni specifiche e casuali.

La fisica computazionale completa spesso la fisica quantitativa in laboratorio, in cui le equazioni non possono essere testate formalmente o adeguatamente negli esperimenti del mondo reale.Spesso gli algoritmi vengono utilizzati per semplificare tali calcoli.Gli algoritmi sono un insieme di regole matematiche utilizzate dal computer per ridurre il numero di calcoli necessari per risolvere un problema fino a una serie di passaggi finiti.L'assistenza informatica per la fisica quantitativa è solitamente impiegata in aree in cui si verificano interazioni molto complesse, come nella scienza dei materiali, nella ricerca dell'acceleratore nucleare e nella dinamica molecolare in biologia.