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马文淦 著

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店铺： 欣欣佳和图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030147509

商品编码：26741607695

包装：平装

出版时间：2016-02-01

基本信息

书名：计算物理学

定价：69.0元

作者：马文淦

出版社：科学出版社

出版日期：2016-02-01

ISBN：9787030147509

字数：306

页码：

版次：31

装帧：平装

开本：B5

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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导语_点评_推荐词

内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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序言

物理学前沿探索：跨越理论与实验的桥梁 图书名称： 物理学前沿探索：跨越理论与实验的桥梁 内容简介： 本书旨在为读者提供一个深入而全面的视角，审视当代物理学最激动人心且最具挑战性的研究领域。它并非侧重于某一特定子学科的教科书式梳理，而是着力于勾勒出当前物理学研究的整体图景，强调理论模型、前沿实验技术以及它们之间相互促进的动态关系。全书结构精巧，内容涵盖了从微观粒子世界到宏观宇宙尺度的一系列核心议题，力求激发读者对基础科学的深刻兴趣和批判性思维。 第一部分：基础范式的重构与检验 本部分聚焦于现代物理学两大支柱——量子力学与广义相对论——在极端条件下的最新进展和潜在冲突点。 一、 量子引力探索的路线图： 我们将详细探讨弦理论、圈量子引力（LQG）等主流尝试如何试图调和时空与量子行为的矛盾。书中会深入解析有效场论（EFT）在描述低能量子引力效应中的作用，并介绍如何利用黑洞热力学和信息悖论（如火墙悖论）作为检验新理论的理论工具。重点关注近期在低能尺度下检验量子引力效应的实验设想，例如高精度引力波探测器对量子噪声的敏感度分析。 二、 粒子物理学的新边界： 标准模型在描述暗物质、暗能量以及中微子质量等现象时已显示出明显的局限性。本章将详细介绍强子对撞机（如LHC的未来升级计划）在寻找超对称粒子（SUSY）、额外维度理论（如大Kaluza-Klein激发）以及探索希格斯玻色子精确性质方面的最新成果。我们将剖析“微子质量之谜”的多种解释，包括跷跷板机制和See-Saw模型，并讨论如DUNE等下一代中微子实验的设计理念和科学目标。此外，本书将探讨强相互作用理论（QCD）的非微扰区域，例如夸克胶体凝聚态（QGP）的性质，及其在极端温度和密度下的行为。 第二部分：凝聚态物理的奇异相态 凝聚态物理学正经历一场由拓扑概念驱动的革命。本部分将侧重于描述那些在传统能带理论框架下难以解释的、由集体激发行为定义的“新物质”。 一、 拓扑材料的维度跳跃： 书中将深入解析拓扑绝缘体（TIs）和拓扑半金属（TSMs）的电子结构特征，重点阐述时间反演对称性在保护表面或边缘态中的关键作用。我们将详细介绍如何通过角度分辨光电子能谱（ARPES）实验来直接观测这些受保护的狄拉克锥或外尔点。此外，对二维材料（如石墨烯、二硫化钼）的电子结构进行能带工程的最新进展也将被纳入讨论。 二、 超导性的更高阶理解： 从高温超导到非常规超导，理解配对机制是核心挑战。本书将系统梳理铁基超导体、铜氧化物以及有机超导体中存在的扭曲波函数和多能带效应。特别地，我们将关注拓扑超导体的概念，探讨它们在实现非阿贝尔任意子（Non-Abelian Anyons）方面的重要性，这对于构建容错量子计算机具有里程碑式的意义。 三、 量子信息载体与相变： 本章讨论如何利用量子多体系统作为量子比特的潜在载体。我们会介绍基于量子霍尔效应的拓扑量子计算原理，以及利用冷原子系统（如光晶格中的费米子和玻色子）来模拟复杂的哈密顿量，从而研究量子相变和量子磁性。 第三部分：宇宙学的精细测量与暗物质的捕获 本部分将视线投向最大的尺度，探讨现代观测技术如何以前所未有的精度检验宇宙学模型。 一、 引力波天文学的后续发展： 在LIGO/Virgo/KAGRA成功探测到双中子星并合（GW170817）之后，多信使天文学已经成为主流。本书将介绍第三代引力波探测器（如Einstein Telescope, Cosmic Explorer）的设计目标，它们将如何揭示早期宇宙的动力学，以及探寻宇宙弦或原初黑洞等早期宇宙遗迹的可能性。此外，对脉冲星定时阵列（PTA）在探测超大质量黑洞并合产生的超低频引力波背景中的进展也将进行阐述。 二、 暗物质的直接搜寻与宇宙学探针： 尽管直接捕获暗物质粒子的实验（如XENONnT, LZ）尚未取得突破，但对实验灵敏度的持续提升和背景抑制技术的改进是关键。本书将详细分析当前实验对WIMP模型的排除区域，并探讨对轴子（Axion）以及轻量级暗物质（如“暗光子”）的间接和直接探测策略。同时，本书也将整合来自宇宙微波背景（CMB）数据（如Planck卫星的最新结果）对暗能量性质的限制，以及对早期宇宙暴胀模型的检验。 本书的独特价值： 本书的叙事结构避免了纯粹的理论推导或单一技术的罗列。相反，它着重于科学问题的提出、理论框架的构建，以及相应的实验手段设计这三者之间的紧密耦合。我们试图向读者展示，物理学的进步往往源于对现有理论的严格挑战和对新现象的孜孜不倦的追踪。通过跨越不同尺度的叙述，读者将获得一种认识论上的提升——理解物理学作为一个整体的统一性和多样性。本书适合有志于从事物理研究的高年级本科生、研究生，以及希望全面了解当代物理学进展的科研工作者和爱好者阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，散发着一种沉稳可靠的气息。我本以为这会是一本偏向理论推导和纯数学的艰深著作，但翻开之后发现，作者在引入概念时非常注重物理图像的构建。开篇对经典力学中一些复杂问题的数值模拟方法介绍得尤为详尽，不像某些教科书那样只是抛出公式，而是真正带你一步步理解算法背后的物理意义。例如，在处理轨道问题时，作者没有仅仅停留在龙格-库塔方法的标准形式上，而是结合了哈密顿体系的特点，深入探讨了辛积分法的优势，这一点对于希望进行长期、高精度模拟的读者来说，无疑是极具价值的。我尤其欣赏作者在解释误差分析时的严谨性，他没有回避数值方法的固有缺陷，而是坦诚地指出了何时需要提升步长，何时又该警惕误差的积累，这种坦诚的态度让人感到非常受用。阅读过程中，我发现这本书的行文逻辑非常清晰，仿佛有一条无形的线索将看似分散的数值技巧串联了起来，使整个计算物理学的体系变得有血有肉，而非一堆孤立的工具箱。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量简直是教科书级别的典范。很多技术书籍的图表往往模糊不清，或者抽象到难以理解，但这本则完全不同。无论是相图的绘制，还是算法流程的框图，都使用了高对比度和清晰的标注，使得复杂的数学关系一目了然。特别是当涉及到数值积分的误差区域可视化时，作者提供的三维图表帮助我瞬间理解了步长对稳定性的微妙影响，这是纯文字描述难以达到的效果。此外，书后附带的附录部分也极具价值，里面系统地总结了不同算法的收敛速度和稳定性判据，形成了一个方便查阅的速查表。对于我这种需要频繁在不同数值方法间切换的研究人员来说，这种结构化的总结简直是救星。它避免了我在做项目时，为了回顾一个关键参数的取值范围而翻遍整本书的麻烦，极大地提高了工作效率。

评分☆☆☆☆☆

这本书的难度曲线把握得相当精妙，初看起来似乎门槛不低，但深入阅读后才体会到作者的良苦用心。对于一个刚接触计算物理的新手来说，前几章的编程实践环节简直是及时雨。作者提供的伪代码和实例代码片段都非常贴合实际应用，特别是关于有限差分法求解偏微分方程的部分，从一维热传导方程到更复杂的流体力学简化模型，每一步的实现细节都被讲解得明明白白。我个人对傅里叶变换在周期性边界条件下的应用特别感兴趣，书里对快速傅里叶变换（FFT）算法的介绍，不仅限于它的复数运算，更深入到其在频谱分析中的物理解释，这使得原本枯燥的算法变得生动起来。更难能可贵的是，作者在示例中穿插了许多历史背景和“为什么这样做”的思考过程，而不是仅仅给出“怎么做”。这使得学习过程不再是机械的模仿，而更像是一场与领域先驱的对话，让人在掌握技术的同时，也能提升自己的科学素养和批判性思维。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得好的计算教材应该具备“工具箱”和“思想库”的双重属性，而这本著作在这两方面都表现出色。在“工具箱”层面，它对蒙特卡洛方法的介绍极为全面，从最基础的接受-拒绝采样到更复杂的马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）技术，都有详尽的论述。作者特别强调了在统计物理模拟中，如何设计有效的采样策略来加速收敛，这对于处理高维系统至关重要。而在“思想库”方面，书中关于大规模并行计算的章节，虽然篇幅不算最长，但其前瞻性和实用性令人印象深刻。它没有停留在简单的多线程概念上，而是讨论了如何利用GPU架构的特点来加速某些特定的矩阵运算，这表明作者紧跟时代前沿，致力于提供面向未来的解决方案。整体阅读下来，我感觉自己不仅学会了如何用计算机解决问题，更重要的是，学会了如何用计算的视角去审视物理现象，这是一种思维方式的根本转变。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是它对待“不完美”数据的态度。在许多教材中，我们总是假设输入数据是完美、无噪声的，但现实中的测量总是充满了不确定性。这本书的后半部分专门开辟了一个章节来讨论不确定性量化和数据拟合中的最小二乘法推广，特别是当误差不是均匀分布时如何应用加权最小二乘法。作者通过一个实际的天文观测数据拟合案例，展示了如何在一个存在系统误差和随机噪声的复杂数据集中，提取出最可靠的物理参数。这种将纯粹的数值方法与实际的数据处理相结合的处理方式，极大地增强了本书的实用性和说服力。它教会我们，计算物理的最终目的不仅是得到一个“解”，更是要评估这个解的可靠性和物理意义，这无疑是这本书提升价值的关键所在，使得它超越了一般的工具书范畴，成为了一本富有洞察力的科学方法论指南。