现代物理基础丛书4：计算物理学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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马文淦 著

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• 计算物理学
• 物理学
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• 数值计算
• 科学计算
• 高等教育
• 教材
• 理工科
• 物理方法
• 模拟方法

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030147509

版次：1

商品编码：11663392

包装：平装

丛书名： 现代物理基础丛书4

开本：16开

出版时间：2005-04-01

用纸：胶版纸

页数：247

字数：306000

正文语种：中文

内容简介

　　《现代物理基础丛书4：计算物理学》比较系统、详细地讲述了计算物理领域涉及的重要基本概念、数学基础与方法。书中不仅较多地讲述了在传统物理课题中常用的数值计算方法：如偏微分方程的数值求解方法、计算机模拟方法中的随机模拟方法——蒙特卡罗方法和确定性模拟——分子动力学方法以及神经元网络方法，而且较详细地介绍了计算机符号处理系统及其在理论物理中的应用。书中还提供了计算物理方法在理论和实验物理领域中的应用实例，并介绍了高性能计算机与并行算法。
　　《现代物理基础丛书4：计算物理学》内容丰富，体系较完整，适合于作为高等学校物理类高年级大学生和研究生的教学用书，也可以作为物理学科领域以外的其他师生及科研工作者的参考书。

内页插图

目录

第一章 引言
1.1 计算物理学的起源和发展
1.2 计算物理学在物理学研究中的应用

第二章 蒙特卡罗方法
2.1 蒙特卡罗方法的基础知识
2.2 随机数与伪随机数
2.3 任意分布的伪随机变量的抽样
2.4 蒙特卡罗计算中减少方差的技巧
2.5 实用蒙特卡罗计算复合技术
2.6 随机游走
习题
参考文献

第三章 蒙特卡罗方法的若干应用
3.1 蒙特卡罗方法在积分计算中的应用
3.2 事例产生器
3.3 粒子碰撞过程的相空间产生
3.4 高能物理实验中蒙特卡罗方法的应用
3.5 在量子力学中的蒙特卡罗方法
3.6 在统计力学中的蒙特卡罗方法
3.7 粒子输运问题的蒙特卡罗模拟
习题
参考文献

第四章 有限差分方法
4.1 引言
4.2 有限差分法和偏微分方程
4.3 有限差分方程组的迭代解法
4.4 求解泊松方程的直接法
习题
参考文献

第五章 有限元素方法
5.1 有限元素方法的基本思想
5.2 二维场的有限元素法
5.3 有限元素法与有限差分法的比较
习题

第六章 分子动力学方法
6.1 引言
6.2 分子动力学基础知识
6.3 分子动力学模拟的基本步骤
6.4 平衡态分子动力学模拟
习题
参考文献

第七章 计算机代数
7.1 引言
7.2 粒子物理中的计算机代数
7.3 Mathematica语言编程
习题
参考文献

第八章 Mathematica在量子力学中的应用举例
8.1 粒子在中心力场中的运动问题
8.2 求非相对论性薛定谔方程本征能量限
8.3 求解薛定谔方程束缚态问题
习题
参考文献

第九章 神经元网络方法及其应用举例
9.1 神经元网络法
9.2 高能物理中的神经元网络应用举例
参考文献

第十章 高性能计算和并行算法
10.1 引言
10.2 并行计算机和并行算法
10.3 并行编程
参考文献
附录
附录A 贝斯理论
附录B 一些常用分布密度函数的抽样
附录C 求解微分方程的近似方法
附录D 三角形型函数积分式的证明
附录E Mathematica函数和指令
附录F 程序选编

前言/序言

好的，为您创作一份关于《现代物理基础丛书4：计算物理学》的图书简介，该简介将详细介绍该丛书的其他卷册内容，而不涉及计算物理学本身，字数控制在1500字左右。 --- 现代物理基础丛书（共五卷）：探索理论与实验的桥梁 《现代物理基础丛书》旨在为物理学学习者、研究人员及对前沿物理学有浓厚兴趣的读者，提供一套系统、深入且与时俱进的理论基础和研究方法论。本丛书共分五卷，涵盖了从经典理论的深化到量子力学、电动力学以及统计物理等现代物理学的核心领域。每一卷都力求在概念阐述的严谨性与物理图像的直观性之间取得精妙平衡，辅以丰富的例题和习题，以期引导读者建立坚实的理论框架，并为其深入探索更复杂的物理前沿打下坚实的基础。 本丛书并非孤立地介绍各个分支，而是试图构建一个相互关联、层层递进的知识体系。前几卷的理论工具和基本原理，往往成为后续卷册理解复杂现象的基石。本简介将着重介绍除第四卷《计算物理学》之外的其他四卷内容。 --- 第一卷：经典力学与分析力学基础 核心内容概述： 本卷是整个丛书的理论起点，它并非仅仅停留在牛顿力学的范畴，而是着重于向分析力学的过渡和深化。理解经典力学的现代表述方式，对于后续学习量子力学至关重要，因为量子力学的基本结构（如哈密顿量形式的引入）直接继承自分析力学。 详细介绍： 卷一首先回顾了微观粒子在力场中的运动规律，强调了守恒量在简化运动方程中的核心作用。随后，重点转向拉格朗日力学体系的构建。书中详尽阐述了虚功原理和最小作用量原理（拉格朗日变分原理），推导出拉格朗日方程。通过对不同坐标系下（如笛卡尔坐标系、极坐标系、球坐标系）拉格朗日量构造的系统性讲解，读者将掌握处理复杂约束系统和保守系统的通用方法。 在深入研究拉格朗日力学之后，本卷将视角转向更为普适的哈密顿力学。通过勒让德变换，从拉格朗日量自然地过渡到哈密顿量。哈密顿方程组作为一阶微分方程组，为相空间的分析奠定了基础。书中对泊松括号的定义、性质及其在守恒律中的体现进行了深入探讨，并展示了如何利用泊松括号来分析系统的演化。 此外，本卷还包含对刚体运动、微扰理论在经典范畴内的初步应用（如周期性外力作用下的振动问题），以及对相空间几何结构的直观描述。读者将通过大量具体实例，如双摆、圆锥摆、两体问题（用开普勒轨道描述）的现代解法，领会分析力学作为连接宏观运动与微观动力学的桥梁作用。本卷的最终目标是使读者能够熟练运用拉格朗日和哈密顿形式来建立和求解任何经典物理系统的动力学方程。 --- 第二卷：电磁场与电动力学导论 核心内容概述： 本卷构建了经典电动力学的完整框架，从麦克斯韦方程组的完备表述出发，系统地推导了电磁场的传播、辐射和相互作用规律，并对相对论性效应进行了初步的引入。 详细介绍： 卷二的起点是静电学与静磁学的积分形式和微分形式，重点解析了库仑定律、高斯定律、安培定律以及磁场的源项等基本规律在介质中的表现。书中详细分析了各种几何构型下的电势和磁矢势的求解过程，并引入了边界条件的处理技巧。 核心部分集中于麦克斯韦方程组的引入及其物理意义。作者强调了电磁场作为统一场论的地位，并详细论述了电磁波的产生、传播与性质，包括平面波在真空及理想介质中的特性，如波阻抗、坡印廷矢量及其能量流密度。 为更好地处理复杂问题，本卷系统地介绍了标量势与矢量势的规范选择（如洛伦兹规范和库仑规范），并导出了适用于时变场问题的波动方程。随后，进入辐射理论，详细分析了电偶极子辐射和磁偶极子辐射的特性，特别是对于周期性运动电荷的场分布计算。 最后，本卷将电磁学与狭义相对论的初步思想相结合。通过分析电磁场在不同惯性系下的变换关系，读者将直观理解洛伦兹变换在电磁场理论中的必然性，从而为后续的狭义相对论学习做好铺垫。本卷致力于使读者掌握电磁理论的完整数学工具，并对电磁现象背后的基本物理原理有深刻的认识。 --- 第三卷：量子力学导论与应用 核心内容概述： 作为现代物理学的核心支柱，本卷系统地阐述了量子力学的基本公设、数学形式以及对微观世界的描述能力。它着重于从基本概念到具体应用的转化过程。 详细介绍： 卷三的开篇旨在建立量子力学的公设体系。从对经典力学中哈密顿量到量子力学中哈密顿算符的对应关系出发，系统介绍了态矢量、可观测量（算符）、测量公设（本征值问题）以及时间演化（薛定谔方程）。本书强调了波函数的概率诠释和叠加原理的物理意义。 在数学工具方面，本卷深入讲解了狄拉克符号（Bra-Ket 符号），展示了它在处理有限维希尔伯特空间（如自旋系统）和无限维空间（如位置和动量表象）中的强大能力。 随后的核心内容包括对一维势阱、势垒问题的精确和半经典（WKB）解法，对谐振子的代数解法（升降算符方法）的详细推导，以及对角动量理论的系统性构建。书中对角动量算符的对易关系、本征值、球谐函数（描述三维空间旋转对称性）的推导和性质分析占据了重要篇幅。 最后，本卷将理论应用于氢原子问题。通过分离变量法，推导出径向方程和角向方程，并精确求出氢原子能级和本征函数。书中还对泡利不相容原理及其在多电子原子结构中的应用进行了初步探讨，为理解化学键和物质的周期性提供了量子基础。 --- 第五卷：统计物理与热力学 核心内容概述： 本卷旨在将微观粒子的量子统计行为与宏观的热力学现象联系起来，是连接微观与宏观世界的关键桥梁。它涵盖了经典热力学定律的严格表述、统计力学的基础以及对经典和量子系统的具体应用。 详细介绍： 卷五首先回顾并严格论证了经典热力学的四大定律，重点解析了熵（$S$）的统计意义，以及热力学势（如吉布斯自由能、亥姆霍兹自由能）在判断系统平衡和稳定性的关键作用。 随后，本书转向统计物理的核心——系综理论。详细阐述了微正则系综、正则系综和宏正则系综的构建方法，并推导出它们与宏观热力学量之间的关系（如配分函数 $Z$ 的计算）。书中通过等概率假设，将微观态的数量与宏观热力学量联系起来。 在深入研究经典统计系统后，本卷将重点转向量子统计。重点讨论了费米-狄拉克统计（适用于费米子）和玻色-爱因斯坦统计（适用于玻色子），并详细分析了理想玻色气体（特别是玻色-爱因斯坦凝聚的现象）和理想费米气体（特别是费米简并压力及其在白矮星结构中的应用）。 此外，本卷还探讨了晶格振动（德拜模型）、理想气体在磁场中的行为（朗之万理论的统计基础），以及相变的统计描述。通过对这些具体模型的分析，读者将掌握如何运用统计工具来预测和解释物质在不同温度和压力下的宏观性质。本卷强调从微观动力学角度理解热力学第二定律的本质。 --- 结语： 《现代物理基础丛书》的这四卷（第一、二、三、五卷）共同构成了一个严密且相互支撑的物理学知识体系，为读者提供了从经典力学到分析力学、从电动力学到相对论基础、再到量子力学核心理论以及最终实现微观与宏观统一的统计物理的全面训练。它们是迈向高深物理研究的坚实阶梯。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书已经有一段时间了，每天都会抽出一些时间来阅读，我发现这本书的叙述风格非常独特，不是那种枯燥乏味的教科书模式，而是更像一位经验丰富的老师在循循善诱，将复杂的概念拆解成易于理解的逻辑。举个例子，书中在讲解数值积分时，不仅仅是罗列公式，还花了大量篇幅去解释不同方法的优缺点以及适用场景，比如如何选择合适的步长，如何评估误差等等，这些细节对于初学者来说至关重要。我之前接触过一些计算物理的书籍，但很多都过于侧重数学推导，看得人头晕眼花，而这本书在这方面把握得恰到好处，既保留了严谨性，又兼顾了可读性。我特别喜欢书中关于误差分析的部分，这是我在做科学计算时常常忽略但又非常关键的一环，这本书的讲解让我对误差有了更深刻的认识，也知道如何避免和减小误差，这对我以后的计算研究非常有帮助。这本书的逻辑性也非常强，章节之间的过渡自然流畅，能够引导读者逐步深入，理解更复杂的计算方法。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容实在是太丰富了，我花了好几天时间才大概翻阅完主要章节，感觉自己像是打开了一个新世界的大门。特别是关于数据分析和可视化那一块，写得特别详尽，各种图表工具和库的介绍，让我这个对编程和数据可视化还不太熟练的人，也能看得津津有味。书里对很多物理问题的数值解法进行了深入浅出的讲解，例如，我一直对求解薛定谔方程很感兴趣，书中关于有限差分法和谱方法的部分，让我看到了如何将抽象的微分方程转化为可以计算的离散形式，这种从理论到实践的转化过程，简直太迷人了。而且，书中还穿插了大量的实际算例，这些算例涵盖了从经典力学到量子力学的广泛范围，让我能够边学边练，融会贯通。我一直觉得，物理学的魅力就在于它能够解释我们周围的现象，而计算物理学则提供了强大的工具，让我们能够更精确地模拟和预测这些现象。这本书的出现，无疑为我提供了一个绝佳的学习平台，我相信通过对书中内容的深入学习和实践，我的物理理解能力和科研能力都会得到极大的提升。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对计算科学以及物理学都怀有极大热情的学生，我一直在寻找一本能够将这两者完美结合的教材。《现代物理基础丛书4：计算物理学》这本书确实没有让我失望。我最欣赏的是它在理论深度与实践操作之间取得的绝佳平衡。书中的算法介绍详尽且清晰，配以大量的伪代码和伪算法描述，即便是我这样的初学者，也能根据描述自行编写代码实现。而且，书中对每种方法的适用性、局限性以及优化策略都有独到的见解，这对于培养独立解决问题的能力至关重要。我尤其看重它在课程设计上的合理性，循序渐进地从基础的线性代数、微积分数值方法，逐步过渡到偏微分方程的数值求解，再到更复杂的应用，如蒙特卡洛模拟和粒子模拟，这种结构安排能够有效帮助读者建立起完整的计算物理知识体系。此外，书中对物理现象背后计算原理的深入挖掘，让我对许多熟悉的物理概念有了全新的理解，感觉像是重新认识了物理学。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《现代物理基础丛书4：计算物理学》，第一印象就是厚重，感觉沉甸甸的，书页泛着知识的光芒，触感也很好，纸质很舒服，不是那种廉价的印刷，书的装帧也很扎实，我猜想这书应该能陪我度过很长一段时间的学习历程。翻开目录，看到里面涵盖的章节，从最基础的数值方法，到量子力学、统计力学、电动力学的数值模拟，再到更前沿的分子动力学模拟和蒙特卡洛方法，这些都是我一直以来非常感兴趣的领域，尤其是量子力学和统计力学，一直觉得理论部分抽象难懂，希望能通过计算的方法来加深理解。我平常比较喜欢动手实践，所以对这本书的计算部分尤其期待，希望它能提供足够详细的算法介绍和代码示例，让我能够真正地“玩”起来，而不是仅仅停留在理论层面。我个人对物理学的研究方法非常着迷，特别是当理论与实践相结合的时候，那种豁然开朗的感觉是无可比拟的。这本书的标题“计算物理学”完美地契合了我对这种研究方法的追求，我相信它会成为我学习道路上的一位得力助手，引领我进入一个更加广阔和深入的物理世界，期待能从中汲取丰富的养分，为我的科研之路添砖加瓦。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最直观的感受是，它不仅仅是一本讲解计算方法的书，更是一本引导我们如何用计算的思维去理解和解决物理问题的书。书中的许多例子都非常贴近实际的研究课题，例如，在讲解蒙特卡洛方法时，它就以一个经典的配分函数计算为例，详细展示了如何通过随机抽样来逼近真实的物理量，这种将抽象理论与具体计算模型相结合的方式，让我深受启发。我一直觉得，学习计算物理，最怕的就是只知其然不知其所以然，而这本书恰恰避免了这个问题，它会深入讲解每种方法的数学原理，以及这些原理是如何转化为计算步骤的，从而让我们真正理解“计算”背后的物理意义。此外，书中还讨论了一些关于算法效率和并行计算的初步概念，这对于我们这些将来可能需要处理大规模计算问题的学生来说，是非常宝贵的知识。这本书的阅读体验非常流畅，语言生动，概念清晰，让我对计算物理这个领域产生了前所未有的兴趣和信心。

评分☆☆☆☆☆

计算物理入门书。值得推荐。

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很不错的书,非常喜欢,非常有帮助.

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很好的书

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很好的书

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京东送货快，服务很好，购买方便。

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人过四十重学艺，不错的书，排版有些不美气。

评分☆☆☆☆☆

很不错的书,非常喜欢,非常有帮助.

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计算物理入门书。值得推荐。

评分☆☆☆☆☆

不错不错不错不错不错不错