Kvantitativna fizika je grana fizike koja uključuje istraživanje ponovnim mjerenjem i matematičku analizu eksperimentalnih rezultata. Razlikuje se od nekih grana teorijske fizike, na primjer, kao što je kvantna mehanika ili istraživanje teorije struna, gdje se veći dio temeljne teorije ne može testirati u stvarnom svijetu ili u laboratoriju na Zemlji s trenutnom tehnologijom od 2011. Bilo koje polje kvantitativnih istraživanja poput kvantitativne fizike svoje zaključke izvodi iz statističke analize velikih količina eksperimentalnih podataka. Međutim, ti su podaci često toliko veliki i složeni da se računala koriste za matematičko modeliranje podataka kako bi ih bolje interpretirali. Primjer upotrebe kvantitativne fizike uključivao bi klimatske studije koje se izvode na superračunalima za predviđanje klimatskih promjena zbog različitih prirodnih termodinamičkih sila koje djeluju na, u ili blizu Zemlje, kao i zbog promjena sunčeve aktivnosti tijekom dugih vremenskih razdoblja. .
Studij fizike u svojoj srži je mjerenje promjena u materiji i energiji, a to čini većinu istraživanja fizike kvantitativnom fizikom u ovom ili onom obliku. Kvantitativno proučavanje također je važno u fizici jer se mnogi fizikalni zakoni, poput brzine svjetlosti ili gravitacijske sile Zemlje, ne mogu kvantitativno definirati samo ljudskim promatranjem s pet osjetila. Moguće je promatrati tijelo koje pada, ali, bez preciznog mjerenja njegove brzine spuštanja, ne dolazi se do jasne slike kolika je zapravo gravitacija. Kvantitativna istraživačka fizika, stoga, koristi matematiku kao apstraktan način razumijevanja sila koje djeluju u svemiru.
Procesi koji uključuju kvantitativno proučavanje, međutim, nisu uvijek namijenjeni predstavljanju svakodnevne stvarnosti. Fizika određuje idealne uvjete pod kojima tvar, energija, prostor i vrijeme međusobno djeluju kroz ponovljeno mjerenje i promatranje, a zatim utvrđuje vjerojatnost događaja. Fizičke jednadžbe koje se koriste za to temelje se na apstraktnim matematičkim konceptima koji su dokazani samo velikim brojem ponovljenih eksperimenata. Kvantitativna fizika, na primjer, može predvidjeti površinu sfernog planeta u svemiru, ali ne postoji takva stvar kao što je savršena kugla ili bilo koji drugi savršeni geometrijski oblik u prirodnom svijetu, tako da je proces, u određenoj mjeri, aproksimacija .
Idealni prikazi u fizici, kao što je balistička putanja metka kroz zrak, temelje se na principima kvantitativne fizike gravitacijskog privlačenja i otpora zraka, ali mogu predvidjeti samo opću putanju metka, a ne stvarnu, preciznu točku na kojoj sletjet će. Korištenje jednadžbi i formula u kvantitativnoj fizici često uključuje usrednjavanje nekih varijabli koje dolaze u igru ili korištenje matematičkih prečaca kako bi se negirao njihov učinak na jednadžbu. To je zato što je cilj razumjeti zakone prirode u načelu u odnosu na zakone specifičnih, slučajnih primjena.
Računalna fizika često nadopunjuje kvantitativnu fiziku u laboratoriju, gdje se jednadžbe ne mogu formalno ili adekvatno testirati u eksperimentima u stvarnom svijetu. Često se koriste algoritmi za pojednostavljenje takvih izračuna. Algoritmi su skup matematičkih pravila koje računalo koristi za smanjenje broja izračuna potrebnih za rješavanje problema na konačan niz koraka. Računalna pomoć za kvantitativnu fiziku obično se koristi u područjima gdje se odvijaju vrlo složene interakcije, kao što su znanost o materijalima, istraživanje nuklearnih akceleratora i molekularna dinamika u biologiji.