计算物理
学分:3

计算物理学作为计算科学的一个分支,是与理论物理,实验物理并列的一个 重要物理学科。它借助现代计算机的强大浮点运算能力,将常规方法无法解决的 复杂物理问题利用数值计算方法最终解决。计算物理学因而是一门多学科交叉的 理论,它涵盖了物理,应用数学以及计算机科学。计算物理明显不同于计算机科 学,在计算物理中计算机技术仅仅是解决物理问题的手段。计算物理学因其最终 的研究对象是复杂的物理系统和现象,决定了它的主要研究内容是针对具体物理 问题设计合适的计算方法。因其展示出的强大解释甚至预言能力,计算物理学方 法在物理学的几乎每一个分支上都有广泛的应用,比如经典物理,量子物理,统 计物理,凝聚态物理,粒子物理,天体物理等等。

本学期计算物理学课程将介绍一些常用的计算物理方法,着重于培养学生 建立从实际物理问题出发抽象出具体模型,并设计相应的数学方法直至编写程序 解决问题的科学素养。本课程虽然不局限于任何具体的计算机语言,课程中涉及 到的例子将主要用 Fortran 2003 语言来讲解。本课程主要由 10 周理论课程和 5 周上机实践课程组成。内容涵盖 Fortran 基础,一维谐振子和中心势场中的氢原 子的薛定谔方程求解,密度泛函理论基础和大规模并行计算及蒙特卡洛方法等。