Fizica computațională este un domeniu care utilizează atât formulele de fizică existente, cât și algoritmii numerici pentru a face calcule la scară largă cu calculatoare, care ar fi extrem de consumatoare de timp și obositor de efectuat manual. În esență, este o ramură a fizicii care se preocupă de realizarea de modele și soluții matematice prin utilizarea computerelor și programare. Modelele matematice pe care fizicienii își propun să le creeze implică adesea cantități mari de informații care necesită computere foarte puternice pentru procesare.
Clasificarea exactă a fizicii computaționale în domeniul general al fizicii este adesea dezbătută. Unii consideră că este o ramură a fizicii teoretice, deoarece tinde să fie implicată în domenii ale fizicii care sunt încă profund teoretice cu puțin suport experimental solid. Alții cred că ar trebui considerată o ramură a fizicii experimentale, deoarece datele folosite provin de obicei din experimente. În cea mai mare parte, însă, oamenii de știință sunt de acord că se află undeva între cele două discipline și are atât componente teoretice, cât și experimentale.
Fizica modernă se bazează în mare măsură pe computere pentru a rezolva multe dintre aspectele matematice complexe ale experimentelor și teoriilor. Domeniile fizicii precum astrofizica, mecanica fluidelor și fizica acceleratorilor depind ambele de programare și calcul. În fizica acceleratoarelor, de exemplu, computerele trebuie să monitorizeze, să înregistreze și să analizeze cantități mari de informații de fiecare dată când particulele se ciocnesc într-un accelerator de particule. Fizica computațională a stării solide încearcă să descopere legătura dintre proprietățile atomice ale solidelor și proprietățile lor la scară largă prin analizarea unor cantități mari de informații despre solide la nivel molecular.
Există multe alte sarcini rezolvate prin calcul care pot fi grupate vag în domeniul fizicii computaționale. Adesea, sarcini precum rezolvarea ecuațiilor diferențiale și integrale sau evaluarea matricilor foarte mari sunt folosite pentru a face calcule despre sistemele fizice. Aceste sarcini ar putea fi cu ușurință clasificate fie ca matematică pură, care este matematică efectuată doar de dragul matematicii. Cu toate acestea, atunci când sunt efectuate pentru a discerne informații legate de fizică, ele pot intra la fel de ușor în categoria fizicii computaționale.
Multe colegii oferă cursuri de fizică computațională, deși orice instruire precolegială în domeniu este rară. Cursurile de introducere a colegiului tind să predea principiile de bază de programare și cum să le aplice problemelor legate de fizică. Cursurile ulterioare, adesea predate la nivel de absolvent, învață cum să manipulezi și să rezolvi probleme mari formate din cantități mari de date prin utilizarea algoritmilor și a practicilor avansate de programare.