計算物理學

本書系統而詳盡地講述了計算物理領域涉及的基本概念、數學基礎與方法；充分注意到了計算物理課程的特點，強調了計算方法與物理學科之間的關係。書中不僅以大篇幅講述了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、神經元網絡方法以及計算機模擬方法中的隨機模擬方法——蒙特卡洛方法和確定性模擬方法——分子動力學方法，而且細緻地講述了計算機符號處理系統及其在理論物理中的應用。這是綜合講授計算物理方法的教材中有其特色的地方。書中還提供了計算物理方法在理論和實驗物理領域中應用的實例。 ^[1] 

本書內容豐富，體系完整，適合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，也可以作為其他相關專業的師生及科研工作者的參考書。

計算物理學作為新興的學科分支是物理學、數學在過去百餘年來取得巨大成就的基礎上，伴隨着計算機科學近幾十年來突飛猛進的發展而逐步發展起來的。計算物理早已與實驗物理和理論物理形成三足鼎立之勢，甚至可以説它將成為現代物理大廈的“棟樑”。今天的年輕一代物理工作者，無論是從事基礎理論或實驗研究，還是從事應用基礎或工程研究的，都必須學習和掌握計算物理的概念和方法。

從1980年代中期開始，中國科學技術大學近代物理系就已經開設了《計算物理學》課程。本書大部分內容取自過去十多年來筆者在該系給高年級學生講授的《計算物理學》必修課教材。該課程也作為近代物理系研究生的選修課。該課程雖然主要針對粒子物理和原子核物理、等離子體物理等專業的學生，但對諸如物理化學、材料科學、工程物理等專業的本科學生和研究生也有很大的吸引力。計算物理學是一門邊緣學科，它的講授涉及到物理學、數學和計算機科學的知識。因此，本教材是針對已經具備物理學基礎知識、並具有一定數學水平和一般的計算機編程能力的讀者而編寫的。

計算物理學所包含的內容是相當廣泛的。本書的內容力求較為全面，但由於講授課程的時間和本人實踐經驗的限制，本書中僅特別選擇了近代物理學中應用比較廣泛，但又不是本科學生很容易掌握的一部分方法和技術作為教材內容。本書介紹了計算物理學中兩大類計算：一類可以稱做是計算機數值計算方法（第二、三、四、五、六、九章），另一類則可以稱為計算機符號計算（第七、八章）。在計算機數值計算方法中介紹了偏微分方程的數值求解方法（第四章的有限差分法和第五章的有限元素法）和計算機模擬方法。在計算機模擬的內容中又包含了蒙特卡洛模擬方法及其應用（第二、三章）和確定性模擬方法（第六章的分子動力學方法）。在第九章中介紹的神經元網絡方法實際上還是一種數值計算方法，它是近年來在粒子物理研究中用得較為成功的方法。 ^[1] 

前言

第一章 引言

第二章 蒙特卡洛方法

第三章 蒙特卡洛方法的若干應用

第四章 有限差分方法

第五章 有限元素方法

第六章 分子動力學方法

第七章 計算機符號處理

第八章 Mathematica 在理論物理中的應用舉例

第九章 神經元網絡方法及其應用舉例

附錄 ^[1]