Η ποσοτική φυσική είναι ο κλάδος της φυσικής που περιλαμβάνει έρευνα με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις και μαθηματική ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων. Διαφέρει από ορισμένους κλάδους της θεωρητικής φυσικής, για παράδειγμα, όπως η κβαντική μηχανική ή η έρευνα στη θεωρία χορδών, όπου μεγάλο μέρος της υποκείμενης θεωρίας δεν μπορεί να δοκιμαστεί στον πραγματικό κόσμο ή σε ένα εργαστήριο στη Γη με τρέχουσα τεχνολογία από το 2011. Οποιοδήποτε πεδίο της ποσοτικής έρευνας όπως η ποσοτική φυσική αντλεί τα συμπεράσματά της από μια στατιστική ανάλυση μεγάλων ποσοτήτων πειραματικών δεδομένων. Αυτά τα δεδομένα είναι συχνά τόσο τεράστια και πολύπλοκα, ωστόσο, που οι υπολογιστές χρησιμοποιούνται για τη μαθηματική μοντελοποίηση των δεδομένων για την καλύτερη ερμηνεία τους. Ένα παράδειγμα χρήσης της ποσοτικής φυσικής θα περιλαμβάνει αυτό των κλιματικών μελετών που εκτελούνται σε υπερυπολογιστές για την πρόβλεψη κλιματολογικών αλλαγών από διάφορες φυσικές θερμοδυναμικές δυνάμεις που παίζουν στη Γη, μέσα ή κοντά στη Γη, καθώς και από αλλαγές στην ηλιακή δραστηριότητα για μεγάλες χρονικές περιόδους .
Η μελέτη της φυσικής στον πυρήνα της είναι η μέτρηση των αλλαγών στην ύλη και την ενέργεια, και αυτό κάνει τις περισσότερες φυσικές να ερευνούν την ποσοτική φυσική με τη μία ή την άλλη μορφή. Η ποσοτική μελέτη είναι επίσης σημαντική στη φυσική επειδή πολλοί από τους φυσικούς νόμους, όπως η ταχύτητα του φωτός ή η βαρυτική έλξη της Γης, δεν μπορούν να καθοριστούν ποσοτικά μόνο με την ανθρώπινη παρατήρηση με τις πέντε αισθήσεις. Είναι δυνατό να παρατηρήσουμε ένα σώμα που πέφτει, αλλά, χωρίς να μετρηθεί ακριβώς ο ρυθμός καθόδου του, δεν υπάρχει σαφής εικόνα για το πόσο ισχυρή είναι στην πραγματικότητα η βαρύτητα. Η ποσοτική ερευνητική φυσική, επομένως, χρησιμοποιεί τα μαθηματικά ως έναν αφηρημένο τρόπο κατανόησης των δυνάμεων που λειτουργούν στο σύμπαν.
Ωστόσο, οι διαδικασίες που περιλαμβάνουν ποσοτική μελέτη δεν έχουν πάντα σκοπό να αναπαραστήσουν την καθημερινή πραγματικότητα. Η Φυσική καθορίζει τις ιδανικές συνθήκες κάτω από τις οποίες η ύλη, η ενέργεια, ο χώρος και ο χρόνος αλληλεπιδρούν μέσω επαναλαμβανόμενων μετρήσεων και παρατήρησης και στη συνέχεια καθορίζει την πιθανότητα να συμβούν γεγονότα. Οι εξισώσεις φυσικής που χρησιμοποιούνται για αυτό βασίζονται σε αφηρημένες μαθηματικές έννοιες που αποδεικνύονται αληθείς μόνο με μεγάλο αριθμό επαναλαμβανόμενων πειραμάτων. Η ποσοτική φυσική, για παράδειγμα, μπορεί να προβλέψει την επιφάνεια ενός σφαιρικού πλανήτη στο διάστημα, αλλά δεν υπάρχει τέλεια σφαίρα ή οποιοδήποτε άλλο τέλειο γεωμετρικό σχήμα στον φυσικό κόσμο, επομένως η διαδικασία είναι, σε κάποιο βαθμό, μια προσέγγιση .
Οι ιδανικές αναπαραστάσεις στη φυσική, όπως η βαλλιστική τροχιά μιας σφαίρας μέσω του αέρα, βασίζονται στις αρχές της ποσοτικής φυσικής της βαρυτικής έλξης και της αντίστασης του αέρα, αλλά μπορούν να προβλέψουν μόνο μια γενική τροχιά για μια σφαίρα, όχι το πραγματικό, ακριβές σημείο στο οποίο θα προσγειωθεί. Η χρήση εξισώσεων και τύπων στην ποσοτική φυσική συχνά περιλαμβάνει τον υπολογισμό του μέσου όρου ορισμένων από τις μεταβλητές που μπαίνουν στο παιχνίδι ή τη χρήση μαθηματικών συντομεύσεων για την άρνηση της επίδρασής τους στην εξίσωση. Αυτό συμβαίνει επειδή ο στόχος είναι να κατανοήσουμε τους νόμους της φύσης κατ’ αρχήν σε σχέση με αυτούς των συγκεκριμένων, τυχαίων εφαρμογών.
Η υπολογιστική φυσική συχνά συμπληρώνει την ποσοτική φυσική στο εργαστήριο, όπου οι εξισώσεις δεν μπορούν να δοκιμαστούν επίσημα ή επαρκώς σε πειράματα πραγματικού κόσμου. Συχνά χρησιμοποιούνται αλγόριθμοι για τον εξορθολογισμό τέτοιων υπολογισμών. Οι αλγόριθμοι είναι ένα σύνολο μαθηματικών κανόνων που χρησιμοποιεί ο υπολογιστής για να μειώσει τον αριθμό των υπολογισμών που απαιτούνται για την επίλυση ενός προβλήματος σε μια πεπερασμένη σειρά βημάτων. Η βοήθεια υπολογιστή για την ποσοτική φυσική χρησιμοποιείται συνήθως σε τομείς όπου λαμβάνουν χώρα πολύ περίπλοκες αλληλεπιδράσεις, όπως στην επιστήμη των υλικών, στην έρευνα πυρηνικών επιταχυντών και στη μοριακή δυναμική στη βιολογία.