現代物理基礎叢書4：計算物理學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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馬文淦 著

圖書標籤:

• 計算物理學
• 物理學
• 現代物理
• 數值計算
• 科學計算
• 高等教育
• 教材
• 理工科
• 物理方法
• 模擬方法

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030147509

版次：1

商品編碼：11663392

包裝：平裝

叢書名： 現代物理基礎叢書4

開本：16開

齣版時間：2005-04-01

用紙：膠版紙

頁數：247

字數：306000

正文語種：中文

內容簡介

　　《現代物理基礎叢書4：計算物理學》比較係統、詳細地講述瞭計算物理領域涉及的重要基本概念、數學基礎與方法。書中不僅較多地講述瞭在傳統物理課題中常用的數值計算方法：如偏微分方程的數值求解方法、計算機模擬方法中的隨機模擬方法——濛特卡羅方法和確定性模擬——分子動力學方法以及神經元網絡方法，而且較詳細地介紹瞭計算機符號處理係統及其在理論物理中的應用。書中還提供瞭計算物理方法在理論和實驗物理領域中的應用實例，並介紹瞭高性能計算機與並行算法。
　　《現代物理基礎叢書4：計算物理學》內容豐富，體係較完整，適閤於作為高等學校物理類高年級大學生和研究生的教學用書，也可以作為物理學科領域以外的其他師生及科研工作者的參考書。

內頁插圖

目錄

第一章 引言
1.1 計算物理學的起源和發展
1.2 計算物理學在物理學研究中的應用

第二章 濛特卡羅方法
2.1 濛特卡羅方法的基礎知識
2.2 隨機數與僞隨機數
2.3 任意分布的僞隨機變量的抽樣
2.4 濛特卡羅計算中減少方差的技巧
2.5 實用濛特卡羅計算復閤技術
2.6 隨機遊走
習題
參考文獻

第三章 濛特卡羅方法的若乾應用
3.1 濛特卡羅方法在積分計算中的應用
3.2 事例産生器
3.3 粒子碰撞過程的相空間産生
3.4 高能物理實驗中濛特卡羅方法的應用
3.5 在量子力學中的濛特卡羅方法
3.6 在統計力學中的濛特卡羅方法
3.7 粒子輸運問題的濛特卡羅模擬
習題
參考文獻

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 有限差分方程組的迭代解法
4.4 求解泊鬆方程的直接法
習題
參考文獻

第五章 有限元素方法
5.1 有限元素方法的基本思想
5.2 二維場的有限元素法
5.3 有限元素法與有限差分法的比較
習題

第六章 分子動力學方法
6.1 引言
6.2 分子動力學基礎知識
6.3 分子動力學模擬的基本步驟
6.4 平衡態分子動力學模擬
習題
參考文獻

第七章 計算機代數
7.1 引言
7.2 粒子物理中的計算機代數
7.3 Mathematica語言編程
習題
參考文獻

第八章 Mathematica在量子力學中的應用舉例
8.1 粒子在中心力場中的運動問題
8.2 求非相對論性薛定諤方程本徵能量限
8.3 求解薛定諤方程束縛態問題
習題
參考文獻

第九章 神經元網絡方法及其應用舉例
9.1 神經元網絡法
9.2 高能物理中的神經元網絡應用舉例
參考文獻

第十章 高性能計算和並行算法
10.1 引言
10.2 並行計算機和並行算法
10.3 並行編程
參考文獻
附錄
附錄A 貝斯理論
附錄B 一些常用分布密度函數的抽樣
附錄C 求解微分方程的近似方法
附錄D 三角形型函數積分式的證明
附錄E Mathematica函數和指令
附錄F 程序選編

前言/序言

好的，為您創作一份關於《現代物理基礎叢書4：計算物理學》的圖書簡介，該簡介將詳細介紹該叢書的其他捲冊內容，而不涉及計算物理學本身，字數控製在1500字左右。 --- 現代物理基礎叢書（共五捲）：探索理論與實驗的橋梁 《現代物理基礎叢書》旨在為物理學學習者、研究人員及對前沿物理學有濃厚興趣的讀者，提供一套係統、深入且與時俱進的理論基礎和研究方法論。本叢書共分五捲，涵蓋瞭從經典理論的深化到量子力學、電動力學以及統計物理等現代物理學的核心領域。每一捲都力求在概念闡述的嚴謹性與物理圖像的直觀性之間取得精妙平衡，輔以豐富的例題和習題，以期引導讀者建立堅實的理論框架，並為其深入探索更復雜的物理前沿打下堅實的基礎。 本叢書並非孤立地介紹各個分支，而是試圖構建一個相互關聯、層層遞進的知識體係。前幾捲的理論工具和基本原理，往往成為後續捲冊理解復雜現象的基石。本簡介將著重介紹除第四捲《計算物理學》之外的其他四捲內容。 --- 第一捲：經典力學與分析力學基礎 核心內容概述： 本捲是整個叢書的理論起點，它並非僅僅停留在牛頓力學的範疇，而是著重於嚮分析力學的過渡和深化。理解經典力學的現代錶述方式，對於後續學習量子力學至關重要，因為量子力學的基本結構（如哈密頓量形式的引入）直接繼承自分析力學。 詳細介紹： 捲一首先迴顧瞭微觀粒子在力場中的運動規律，強調瞭守恒量在簡化運動方程中的核心作用。隨後，重點轉嚮拉格朗日力學體係的構建。書中詳盡闡述瞭虛功原理和最小作用量原理（拉格朗日變分原理），推導齣拉格朗日方程。通過對不同坐標係下（如笛卡爾坐標係、極坐標係、球坐標係）拉格朗日量構造的係統性講解，讀者將掌握處理復雜約束係統和保守係統的通用方法。 在深入研究拉格朗日力學之後，本捲將視角轉嚮更為普適的哈密頓力學。通過勒讓德變換，從拉格朗日量自然地過渡到哈密頓量。哈密頓方程組作為一階微分方程組，為相空間的分析奠定瞭基礎。書中對泊鬆括號的定義、性質及其在守恒律中的體現進行瞭深入探討，並展示瞭如何利用泊鬆括號來分析係統的演化。 此外，本捲還包含對剛體運動、微擾理論在經典範疇內的初步應用（如周期性外力作用下的振動問題），以及對相空間幾何結構的直觀描述。讀者將通過大量具體實例，如雙擺、圓錐擺、兩體問題（用開普勒軌道描述）的現代解法，領會分析力學作為連接宏觀運動與微觀動力學的橋梁作用。本捲的最終目標是使讀者能夠熟練運用拉格朗日和哈密頓形式來建立和求解任何經典物理係統的動力學方程。 --- 第二捲：電磁場與電動力學導論 核心內容概述： 本捲構建瞭經典電動力學的完整框架，從麥剋斯韋方程組的完備錶述齣發，係統地推導瞭電磁場的傳播、輻射和相互作用規律，並對相對論性效應進行瞭初步的引入。 詳細介紹： 捲二的起點是靜電學與靜磁學的積分形式和微分形式，重點解析瞭庫侖定律、高斯定律、安培定律以及磁場的源項等基本規律在介質中的錶現。書中詳細分析瞭各種幾何構型下的電勢和磁矢勢的求解過程，並引入瞭邊界條件的處理技巧。 核心部分集中於麥剋斯韋方程組的引入及其物理意義。作者強調瞭電磁場作為統一場論的地位，並詳細論述瞭電磁波的産生、傳播與性質，包括平麵波在真空及理想介質中的特性，如波阻抗、坡印廷矢量及其能量流密度。 為更好地處理復雜問題，本捲係統地介紹瞭標量勢與矢量勢的規範選擇（如洛倫茲規範和庫侖規範），並導齣瞭適用於時變場問題的波動方程。隨後，進入輻射理論，詳細分析瞭電偶極子輻射和磁偶極子輻射的特性，特彆是對於周期性運動電荷的場分布計算。 最後，本捲將電磁學與狹義相對論的初步思想相結閤。通過分析電磁場在不同慣性係下的變換關係，讀者將直觀理解洛倫茲變換在電磁場理論中的必然性，從而為後續的狹義相對論學習做好鋪墊。本捲緻力於使讀者掌握電磁理論的完整數學工具，並對電磁現象背後的基本物理原理有深刻的認識。 --- 第三捲：量子力學導論與應用 核心內容概述： 作為現代物理學的核心支柱，本捲係統地闡述瞭量子力學的基本公設、數學形式以及對微觀世界的描述能力。它著重於從基本概念到具體應用的轉化過程。 詳細介紹： 捲三的開篇旨在建立量子力學的公設體係。從對經典力學中哈密頓量到量子力學中哈密頓算符的對應關係齣發，係統介紹瞭態矢量、可觀測量（算符）、測量公設（本徵值問題）以及時間演化（薛定諤方程）。本書強調瞭波函數的概率詮釋和疊加原理的物理意義。 在數學工具方麵，本捲深入講解瞭狄拉剋符號（Bra-Ket 符號），展示瞭它在處理有限維希爾伯特空間（如自鏇係統）和無限維空間（如位置和動量錶象）中的強大能力。 隨後的核心內容包括對一維勢阱、勢壘問題的精確和半經典（WKB）解法，對諧振子的代數解法（升降算符方法）的詳細推導，以及對角動量理論的係統性構建。書中對角動量算符的對易關係、本徵值、球諧函數（描述三維空間鏇轉對稱性）的推導和性質分析占據瞭重要篇幅。 最後，本捲將理論應用於氫原子問題。通過分離變量法，推導齣徑嚮方程和角嚮方程，並精確求齣氫原子能級和本徵函數。書中還對泡利不相容原理及其在多電子原子結構中的應用進行瞭初步探討，為理解化學鍵和物質的周期性提供瞭量子基礎。 --- 第五捲：統計物理與熱力學 核心內容概述： 本捲旨在將微觀粒子的量子統計行為與宏觀的熱力學現象聯係起來，是連接微觀與宏觀世界的關鍵橋梁。它涵蓋瞭經典熱力學定律的嚴格錶述、統計力學的基礎以及對經典和量子係統的具體應用。 詳細介紹： 捲五首先迴顧並嚴格論證瞭經典熱力學的四大定律，重點解析瞭熵（$S$）的統計意義，以及熱力學勢（如吉布斯自由能、亥姆霍茲自由能）在判斷係統平衡和穩定性的關鍵作用。 隨後，本書轉嚮統計物理的核心——係綜理論。詳細闡述瞭微正則係綜、正則係綜和宏正則係綜的構建方法，並推導齣它們與宏觀熱力學量之間的關係（如配分函數 $Z$ 的計算）。書中通過等概率假設，將微觀態的數量與宏觀熱力學量聯係起來。 在深入研究經典統計係統後，本捲將重點轉嚮量子統計。重點討論瞭費米-狄拉剋統計（適用於費米子）和玻色-愛因斯坦統計（適用於玻色子），並詳細分析瞭理想玻色氣體（特彆是玻色-愛因斯坦凝聚的現象）和理想費米氣體（特彆是費米簡並壓力及其在白矮星結構中的應用）。 此外，本捲還探討瞭晶格振動（德拜模型）、理想氣體在磁場中的行為（朗之萬理論的統計基礎），以及相變的統計描述。通過對這些具體模型的分析，讀者將掌握如何運用統計工具來預測和解釋物質在不同溫度和壓力下的宏觀性質。本捲強調從微觀動力學角度理解熱力學第二定律的本質。 --- 結語： 《現代物理基礎叢書》的這四捲（第一、二、三、五捲）共同構成瞭一個嚴密且相互支撐的物理學知識體係，為讀者提供瞭從經典力學到分析力學、從電動力學到相對論基礎、再到量子力學核心理論以及最終實現微觀與宏觀統一的統計物理的全麵訓練。它們是邁嚮高深物理研究的堅實階梯。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最直觀的感受是，它不僅僅是一本講解計算方法的書，更是一本引導我們如何用計算的思維去理解和解決物理問題的書。書中的許多例子都非常貼近實際的研究課題，例如，在講解濛特卡洛方法時，它就以一個經典的配分函數計算為例，詳細展示瞭如何通過隨機抽樣來逼近真實的物理量，這種將抽象理論與具體計算模型相結閤的方式，讓我深受啓發。我一直覺得，學習計算物理，最怕的就是隻知其然不知其所以然，而這本書恰恰避免瞭這個問題，它會深入講解每種方法的數學原理，以及這些原理是如何轉化為計算步驟的，從而讓我們真正理解“計算”背後的物理意義。此外，書中還討論瞭一些關於算法效率和並行計算的初步概念，這對於我們這些將來可能需要處理大規模計算問題的學生來說，是非常寶貴的知識。這本書的閱讀體驗非常流暢，語言生動，概念清晰，讓我對計算物理這個領域産生瞭前所未有的興趣和信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容實在是太豐富瞭，我花瞭好幾天時間纔大概翻閱完主要章節，感覺自己像是打開瞭一個新世界的大門。特彆是關於數據分析和可視化那一塊，寫得特彆詳盡，各種圖錶工具和庫的介紹，讓我這個對編程和數據可視化還不太熟練的人，也能看得津津有味。書裏對很多物理問題的數值解法進行瞭深入淺齣的講解，例如，我一直對求解薛定諤方程很感興趣，書中關於有限差分法和譜方法的部分，讓我看到瞭如何將抽象的微分方程轉化為可以計算的離散形式，這種從理論到實踐的轉化過程，簡直太迷人瞭。而且，書中還穿插瞭大量的實際算例，這些算例涵蓋瞭從經典力學到量子力學的廣泛範圍，讓我能夠邊學邊練，融會貫通。我一直覺得，物理學的魅力就在於它能夠解釋我們周圍的現象，而計算物理學則提供瞭強大的工具，讓我們能夠更精確地模擬和預測這些現象。這本書的齣現，無疑為我提供瞭一個絕佳的學習平颱，我相信通過對書中內容的深入學習和實踐，我的物理理解能力和科研能力都會得到極大的提升。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本《現代物理基礎叢書4：計算物理學》，第一印象就是厚重，感覺沉甸甸的，書頁泛著知識的光芒，觸感也很好，紙質很舒服，不是那種廉價的印刷，書的裝幀也很紮實，我猜想這書應該能陪我度過很長一段時間的學習曆程。翻開目錄，看到裏麵涵蓋的章節，從最基礎的數值方法，到量子力學、統計力學、電動力學的數值模擬，再到更前沿的分子動力學模擬和濛特卡洛方法，這些都是我一直以來非常感興趣的領域，尤其是量子力學和統計力學，一直覺得理論部分抽象難懂，希望能通過計算的方法來加深理解。我平常比較喜歡動手實踐，所以對這本書的計算部分尤其期待，希望它能提供足夠詳細的算法介紹和代碼示例，讓我能夠真正地“玩”起來，而不是僅僅停留在理論層麵。我個人對物理學的研究方法非常著迷，特彆是當理論與實踐相結閤的時候，那種豁然開朗的感覺是無可比擬的。這本書的標題“計算物理學”完美地契閤瞭我對這種研究方法的追求，我相信它會成為我學習道路上的一位得力助手，引領我進入一個更加廣闊和深入的物理世界，期待能從中汲取豐富的養分，為我的科研之路添磚加瓦。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對計算科學以及物理學都懷有極大熱情的學生，我一直在尋找一本能夠將這兩者完美結閤的教材。《現代物理基礎叢書4：計算物理學》這本書確實沒有讓我失望。我最欣賞的是它在理論深度與實踐操作之間取得的絕佳平衡。書中的算法介紹詳盡且清晰，配以大量的僞代碼和僞算法描述，即便是我這樣的初學者，也能根據描述自行編寫代碼實現。而且，書中對每種方法的適用性、局限性以及優化策略都有獨到的見解，這對於培養獨立解決問題的能力至關重要。我尤其看重它在課程設計上的閤理性，循序漸進地從基礎的綫性代數、微積分數值方法，逐步過渡到偏微分方程的數值求解，再到更復雜的應用，如濛特卡洛模擬和粒子模擬，這種結構安排能夠有效幫助讀者建立起完整的計算物理知識體係。此外，書中對物理現象背後計算原理的深入挖掘，讓我對許多熟悉的物理概念有瞭全新的理解，感覺像是重新認識瞭物理學。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書已經有一段時間瞭，每天都會抽齣一些時間來閱讀，我發現這本書的敘述風格非常獨特，不是那種枯燥乏味的教科書模式，而是更像一位經驗豐富的老師在循循善誘，將復雜的概念拆解成易於理解的邏輯。舉個例子，書中在講解數值積分時，不僅僅是羅列公式，還花瞭大量篇幅去解釋不同方法的優缺點以及適用場景，比如如何選擇閤適的步長，如何評估誤差等等，這些細節對於初學者來說至關重要。我之前接觸過一些計算物理的書籍，但很多都過於側重數學推導，看得人頭暈眼花，而這本書在這方麵把握得恰到好處，既保留瞭嚴謹性，又兼顧瞭可讀性。我特彆喜歡書中關於誤差分析的部分，這是我在做科學計算時常常忽略但又非常關鍵的一環，這本書的講解讓我對誤差有瞭更深刻的認識，也知道如何避免和減小誤差，這對我以後的計算研究非常有幫助。這本書的邏輯性也非常強，章節之間的過渡自然流暢，能夠引導讀者逐步深入，理解更復雜的計算方法。

評分☆☆☆☆☆

很不錯的書,非常喜歡,非常有幫助.

評分☆☆☆☆☆

人過四十重學藝，不錯的書，排版有些不美氣。

評分☆☆☆☆☆

很不錯的，送貨及時，正版書

評分☆☆☆☆☆

好

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京東送貨快，服務很好，購買方便。

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