推荐一本计算物理学入门级书籍?

计算科学 参考请求
2021-12-09 00:42:51

我是一名物理本科生,正在寻找一本关于计算科学和数值方法的好的入门书籍。我主要是在寻找应用书籍。(只是因为……在一本理论书上,如果我看不到我为什么要研究它,很容易失去动力!)

背景

我有以下背景:

  • 强大的编程背景(C++/Java/javascript/BASIC/数学入门)
  • 并行计算(足以编译/摆弄 CUDA 样本,并半胜任地使用互斥锁/锁)
  • 初中物理(所以,力学,波和狭义相对论,在一个不错的水平,以及介绍拉格朗日)
  • 介绍线性代数
  • 矢量/张量演算(我“学过”这个材料,但我真的没有应用太多)
  • 证明/介绍真实分析(通过婴儿鲁丁,对于那些熟悉的人,所以我很严谨)

目标

我正在寻找一本应用书籍,因为我为找出问题而编写的模拟有时是不够的!其中几个领域:

  • 力学。我目前的方法是将所有东西都视为一个刚性球体,具有弹簧力,并在发生碰撞时在接触平面上产生一些阻尼。我不认为我已经从这方面进步了......也许,三年?因此,学习一种新方法将非常有用。另外,使用我自己的方法有时会遇到错误有限元分析看起来是一个非常有趣的话题,但我找到的唯一一本关于它的书非常严谨,应用性也不强,因此很难介绍该材料。
  • 波动。离散化非常简单2ϕ=2ϕt2并且只是为了使用它,但是每当我遇到一些不稳定性(能量中的大错误,或不稳定的模拟,或其他我不知道如何解决的问题)时,我唯一的解决方案是减少时间步长/增加分辨率. 我只是偶尔会发现新事物(例如不反射边界条件的体面方法!)。
  • 电磁学。我知道向量微积分,那么,为什么不呢?
  • 流体力学?看起来这部分内容并不复杂,但我并不熟悉。
  • 其他的?狭义相对论似乎需要电磁学,所以目前这是不受限制的,而且我对量子力学的了解也不多。我不反对纯粹的数学事物(吸引子等),只要计算出有趣的事物,而不仅仅是证明和未使用的几个结果。

因此,为了澄清,我正在寻找一本应用计算的书,可能是基于物理的书,它从介绍性级别开始(介绍性不是简单的同义词),理想情况下提供多种方法的广泛概述,有很多应用程序,特别是在上述领域。

我已经在这些领域寻找了很多书籍,但通常它们要么超出我的想象,要么理论上到了我不知道我要证明/推导的目的是什么的地步!


我知道这是一个非常软的问题,因此我犹豫是否发布它,因为我是 stackexchange 的新手,并且可能会被视为过于本地化。我不认为它过于本地化,因为我发现这些问题对于掌握我刚接触的一个大领域非常有用。通常当我想了解更多关于某个主题的信息时,我会拿起一本书,为了弄清楚要买什么书,我去了stackexchange,通常关于其他人提出的问题的书推荐都很棒。我在这个网站上没有找到任何适合我水平的问题,所以我认为问一个是合适的。当然,我会考虑任何反对意见。


向我推荐的一本书(不是这里)是 Devries 的“计算物理学第一课”。练习题看起来特别好/有趣。

4个回答

另一个建议是:

科学计算导论。用 MATLAB 解决的 12 个计算项目

http://www.ljll.math.upmc.fr/AI2SC/

这十二个项目涵盖了您在帖子中提到的许多领域,每个项目都在一个单独的章节中,并且或多或少相互独立。

账单

看下面

模拟物理世界:从量子力学到流体动力学的分层建模

计算物理学 - 简介

有关本书作者本人基于第二本书的注释,请参见此处更高级的东西见

计算物理

还有很多其他的书。

我会根据我提出这个问题以来所做的事情提供更新。

计算物理学的第一门课程- DeVries。这涵盖了许多基本主题(求根/插值/积分 [包括蒙特卡洛方法]、线性代数方法、ODE、PDE 和傅里叶分析),以对话的语气,使一切看起来都很有动力,并且对于开始数值方法。

计算物理学 - 简介- Vesely。我发现这本书的大部分内容与 DeVries 的书所涵盖的内容相同,但它的内容更正式一些,并且使用了更强大和更通用(专业?)的工具。在我看来,练习题太少了。它还有一个关于流体动力学的章节。

科学计算导论- Danaila。其中的项目非常出色,并且绝对补充了我提到的其他两本书中的材料。它更深入地讨论了每个问题的各个方面并提出了挑战。(这意味着 DeVries 和 Vesely 中的工具不仅可以简单地解决每个问题)

我建议你看看这些书:

AB Shiflet 和 GW Shiflet,计算科学导论,普林斯顿大学出版社,2006

RH Landau、MJ Paez 和 CC Bordeianu,计算物理学调查,普林斯顿大学出版社,2008

希望这可以帮助。