Quantitative Physik ist der Zweig der Physik, der die Forschung durch wiederholte Messungen und die mathematische Analyse experimenteller Ergebnisse umfasst. Es unterscheidet sich beispielsweise von einigen Zweigen der theoretischen Physik, wie der Quantenmechanik oder der Stringtheorie-Forschung, wo ein Großteil der zugrunde liegenden Theorie nicht in der realen Welt oder in einem Labor auf der Erde mit der aktuellen Technologie seit 2011 getestet werden kann der quantitativen Forschung wie der quantitativen Physik zieht ihre Schlussfolgerungen aus einer statistischen Analyse großer Mengen experimenteller Daten. Diese Daten sind jedoch oft so umfangreich und komplex, dass Computer verwendet werden, um die Daten mathematisch zu modellieren, um sie besser zu interpretieren. Ein Beispiel für den Einsatz quantitativer Physik wären Klimastudien, die auf Supercomputern durchgeführt werden, um klimatologische Veränderungen aufgrund verschiedener natürlicher thermodynamischer Kräfte, die auf, in oder in der Nähe der Erde wirken, sowie von Veränderungen der Sonnenaktivität über lange Zeiträume vorherzusagen .
Das Studium der Physik im Kern ist die Messung von Veränderungen in Materie und Energie, und dies macht die meisten Physiker zur quantitativen Physik in der einen oder anderen Form. Quantitative Studien sind auch in der Physik wichtig, weil viele der physikalischen Gesetze, wie die Lichtgeschwindigkeit oder die Anziehungskraft der Erde, allein durch die menschliche Beobachtung mit den fünf Sinnen nicht quantitativ definiert werden können. Es ist möglich, einen fallenden Körper zu beobachten, aber ohne genaue Messung seiner Sinkgeschwindigkeit erhält man kein klares Bild davon, wie stark die Schwerkraft tatsächlich ist. Die quantitative Forschungsphysik verwendet daher die Mathematik als abstrakte Methode, um die im Universum wirkenden Kräfte zu verstehen.
Prozesse, die quantitative Studien beinhalten, sollen jedoch nicht immer die Alltagsrealität abbilden. Die Physik ermittelt durch wiederholtes Messen und Beobachten die idealen Bedingungen, unter denen Materie, Energie, Raum und Zeit interagieren, und bestimmt dann die Wahrscheinlichkeit des Eintretens von Ereignissen. Die dafür verwendeten physikalischen Gleichungen basieren auf abstrakten mathematischen Konzepten, die sich erst durch viele wiederholte Experimente bewahrheiten. Die quantitative Physik kann zum Beispiel die Oberfläche eines kugelförmigen Planeten im Weltraum vorhersagen, aber es gibt keine perfekte Kugel oder eine andere perfekte geometrische Form in der natürlichen Welt, daher ist der Prozess bis zu einem gewissen Grad eine Annäherung .
Ideale Darstellungen in der Physik, wie die ballistische Flugbahn einer Kugel durch die Luft, basieren auf den quantitativen physikalischen Prinzipien der Anziehungskraft und des Luftwiderstands, können jedoch nur eine allgemeine Flugbahn einer Kugel vorhersagen, nicht den tatsächlichen, genauen Punkt, an dem sie es wird landen. Die Verwendung von Gleichungen und Formeln in der quantitativen Physik beinhaltet oft die Mittelung einiger der Variablen, die ins Spiel kommen, oder die Verwendung mathematischer Abkürzungen, um ihre Auswirkungen auf die Gleichung zu negieren. Denn das Ziel ist es, die Naturgesetze im Prinzip besser zu verstehen als bestimmte, zufällige Anwendungen.
Computational Physics ergänzt oft die quantitative Physik im Labor, wo Gleichungen in realen Experimenten nicht formal oder adäquat getestet werden können. Oft werden Algorithmen verwendet, um solche Berechnungen zu rationalisieren. Algorithmen sind eine Reihe mathematischer Regeln, die der Computer verwendet, um die Anzahl der Berechnungen, die zur Lösung eines Problems erforderlich sind, auf eine endliche Reihe von Schritten zu reduzieren. Computerunterstützung für die quantitative Physik wird normalerweise in Bereichen eingesetzt, in denen sehr komplexe Wechselwirkungen stattfinden, wie in der Materialwissenschaft, der Kernbeschleunigerforschung und der Molekulardynamik in der Biologie.