本書包含了很多物理學專題，方便教師在教學內容及其深度的選擇方面有較大的靈活性。
基本介紹
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內容提要
普渡大學的NicholasJ.Giordano和HisaoNakanishi具有多年的科研和教育經驗，所著的本書是計算物理領域的一本優秀教材。它緊扣一些非常基本但難以解析求解的物理問題逐步展開，圍繞各個物理學專題介紹了物理學研究中各種基本的計算機數值模擬方法，深入淺出地討論其理論基礎和實際套用，著重於解決實際物理問題的基本數值方法。這樣可以使讀者通過學習，對物理學中套用的主要計算技術有一個全面的了解，從而具有利用計算機進行數值計算解決複雜體系物理問題的能力。
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影印版序
由於計算方法的深入發展和過去幾十年中高速計算機的出現和普及，隨著物理學基礎理論的進一步突破，物理學家們逐步可以套用一些更嚴格和更全面的複雜模型，來定量研究實際的複雜體系的物理性質。基於物理學基本原理的數值計算和模擬已經成為將理論物理和實驗物理緊密聯繫在一起的一座重要橋樑：它不僅能夠彌補簡單的解析理論模型難以完全描述複雜物理現象的不足，而且可以克服實驗物理中遇到的許多困難，例如直接模擬實驗上不能實現或技術條件要求很高、實驗代價昂貴的物理系統等。計算機模擬技術已經滲透到物理學的各個領域，包括凝聚態物理、核物理、粒子物理、天體物理等，導致了計算物理這一新學科的突破性發展和成熟。從20世紀40年代開始，計算物理學家們已經發展了大量新數值方法（如MonteCarlo方法、分子動力學方法、快速Fourier變換等），由此發現了很多未曾預料到的新現象，並給理論和實驗物理學提出了許多新問題。總之，計算物理已成為物理學家揭示多層次複雜體系的物理規律的重要手段，同時也廣泛套用於處理實驗結果和提出物理解釋。對一個成功的物理學家來說，掌握必要的計算物理學知識和手段已變得越來越重要。越來越多的大學已針對將要從事物理學及相關學科研究的研究生和本科生開設了計算物理課程。
過去的十年中國際上已湧現出一些很好的計算物理專著和教材。由Purdue大學物理系的NicholasGiordano教授和HisaoNakanishi教授在其多年計算物理教學和科研工作基礎上合作撰寫的ComputationalPhysics（SecondEdition）一書就是其中的突出代表。該書緊扣一些非常基本但難以解析求解的物理問題逐步展開。該書的另一個特點是包含了很多的物理學專題，這使得該書作為教材使用時教師在教學內容及其深度的選擇方面有較大的靈活性。
清華大學出版社將該書引入國內，無疑將有利於從事物理科學及其相關研究的科研工作者和學生掌握必要的計算物理學方法和手段，並促進計算物理學科的的發展。
目錄
Preface
AbouttheAuthors
1AFirstNumericalProblem
1.1RadioactiveDecay
1.2ANumericalApproach
1.3DesignandConstructionofaWorkingProgram:CodesandPsedocodes
1.4TestingYourProgram
1.5NumericalConsiderations
1.6ProgrammingGuidelinesandPhilosophy
2 RealisticProjectileMotion
2.1BicycleRacing:TheEffectofAirResistance
2.2ProjectileMotion:TheTrajectoryofaCannonShell
2.3Baseball:MotionofaBattedBall
2.4ThrowingaBaseball:TheEffectsofSpin
2.5Golf
3OscillatoryMotionandChaos
3.1SimpleHarmonicMotion
3.2MakingthePendulumMoreInteresting:AddingDissipation,Nonlinearity,andaDrivingForce
3.3ChaosintheDrivenNonlinearPendulum
3.4RoutestoChaos:PeriodDoubling
3.5TheLogisticMap:WhythePeriodDoubles
3.6TheLorenzModel
3.7TheBilliardProblem
3.8BehaviorintheFrequencyDomain:ChaosandNoise
4 TheSolarSystem
4.1Kepler'sLaws
4.2TheInverse-SquareLawandtheStabilityofPlanetaryOrbits
4.3PrecessionofthePerihelionofMercury
4.4TheThree-BodyProblemandtheEffectofJupiteronEarth
4.5ResonancesintheSolarSystem:KirkwoodGapsandPlanetaryRings
4.6ChaoticTumblingofHyperion
5PotentialsandFields
5.1ElectricPotentialsandFields:Laplace'sEquation
5.2PotentialsandFieldsNearElectricCharges
5.3MagneticFieldProducedbyaCurrent
5.4MagneticFieldofaSolenoid:InsideandOut
6Waves
6.1Waves:TheIdealCase
6.2FrequencySpectrumofWavesonaString
6.3Motionofa(Somewhat)RealisticString
6.4WavesonaString(Again):SpectralMethods
7RandomSystems
7.1WhyPerformSimulationsofRandomProcesses?
7.2RandomWalks
7.3Self-AvoidingWalks
7.4RandomWalksandDiffusion
7.5Diffusion,Entropy,andtheArrowofTime
7.6ClusterGrowthModels
7.7FractalDimensionalitiesofCurves
7.8Percolation
7.9DiffusiononFractals
8StatisticalMechanics,PhaseTransitions,andtheIsingModel
8.1TheIsingModelandStatisticalMechanics
8.2MeanFieldTheory
8.3TheMonteCarloMethod
8.4TheIsingModelandSecond-OrderPhaseTransitions
8.5First-OrderPhaseTransitions
8.6Scaling
9MolecularDynamics
9.1IntroductiontotheMethod:PropertiesofaDiluteGas
9.2TheMeltingTransition
9.3EquipartitionandtheFermi-Pasta-UlamProblem
10QuantumMechanics
10.1Time-IndependentSchrSdingerEquation:SomePreliminaries
10.2OneDimension:ShootingandMatchingMethods
10.3AMatrixApproach
10.4AVariationalApproach
10.5Time-DependentSchr6dingerEquation:DirectSolutions
10.6Time-DependentSchr6dingerEquationinTwoDimensions
10.7SpectralMethods
11Vibrations,Waves,andthePhysicsofMusicalInstruments
12InterdisciplinaryTopics
APPENDICES
AOrdinaryDifferentialEquationswithInitialValues
BRootFindingandOptimization
CTheFourierTransform
DFittingDatatoaFunction
ENumericalIntegration
FGenerationofRandomNumbers
GStatisticalTestsofHypotheses
HSolvingLinearSystems
Index
