计算物理 第一章绪论 ?计算物理学是一门新兴的交叉学科, 其是以计算机及计算机技术为工具,运用计算数学的方法,解决复杂物理问题的一门课程。计算物理学的产生和发展物理学在解决各种问题时,通常都会涉及到计算,但是在实际中很多问题是无法严格求解的。原因是有的问题计算过于复杂,有的问题没有解析解。 计算机的出现给物理问题的求解带来了方便, 很多不能靠数学方法得到解析解的物理问题,可以利用电脑的数值计算得到近似解。经典力学中三体以上问题三体问题:研究三个可视为质点的天体在相互之间万有引力作用下的运动规律问题。计算物理学科形成的原始动力是二战时美国核武器的研制, 它是和计算机的诞生息息相关且是并肩发展的。美国陆军部于 1942 年6月开始实施的利用核裂变反应来研制原子弹的计划, 亦称曼哈顿计划。据查证,“计算物理”一词首次正式出现是在美国 1963 年出版的“计算物理方法”丛书。 1959 年美国解密曼哈顿计划,以“计算物理方法”丛书的名义陆续编辑出版。这套丛书从 1963 年到 1977 年共出版 17 卷,内容涉及到统计物理、量子力学、流体力学、核物理、天体物理、固体物理、等离子体物理、受控热核反应…等方面的物理问题,介绍了有关的计算方法及研究成果,它反映了“计算物理”的概貌。所以计算物理发展的原始动力是研制核武器的刺激。计算物理学主要包含以下内容: (1) 解决实际问题中物理模型和数学模型的建立方法和数值计算方法的选取原则; (2) 分析和处理一些物理问题的基本方法和解决问题的能力。简而言之,只要是能够用数值计算和模拟的方法解决的物理问题都是属于计算物理学的范畴。与实验物理及理论物理的关系实验物理是以实验和观测为基础,揭示新的物理现象,探求物理现象后面的原因,为发现新的物理理论提供依据,或者检验理论物理推论的正确性和应用范围。理论物理是从一系列的基本物理原理出发, 列出数学方程,再用传统的数学分析方法求出解析解,通过这些解析解所得到的结论和实验观测结果进行对比分析,从而解释已知的实验现象并预测未来的发展。理论物理实验物理计算物理理论原理、数学方程分析检验计算数据、数值方法实验数据设备控制数据采集模拟实验对比分析预测提供实验依据,检验理论
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