课程简介 Course Introduction

计算物理是以计算机为工具,以计算方法和计算软件为手段,以研究和发现物质结构及其运动规律为目的的一门学科,与理论物理和实验物理并列,是物理学发展的第三支柱。

计算物理诞生于核武器的研制工作中。传统的解析方法无法完成核爆炸过程所需要的巨大计算量,因此采用计算机完成物理研究中的计算势在必行.

随着计算机技术的高速发展,计算物理学在物理学中的作用越来越大。尤其是在非线性科学和复杂物理系统中,计算物理的研究方法和技术手段不可或缺.

计算物理学是物理学、数学和计算机科学与技术交叉融合的产物,兼具基础研究与应用研究的双重属性. 目的是从物理学原理出发,以数学为依据,通过发展各种计算方法或算法,开发软件,并通过大规模的科学计算,解决各种时间、空间和能量尺度上的物理问题。

粗略说来,凡是通过计算机对物理问题进行数值计算和模拟的,都属于计算物理。因此,计算物理的研究范围十分广泛,包括了物理学下属的所有子学科:从微观世界的基本粒子到整个宇宙;从$10^{-22}$ 秒的超快事件到大爆炸以来宇宙一百多亿年的演变过程;从接近绝对零度的超冷原子到接近亿摄氏度的热核聚变.

所有的物理学下属子学科都是计算物理涉足的对象。不仅如此,计算物理的研究方法在计算数学、计算化学、计算材料、计算能源、计算生物物理、机器学习、量子信息等领域也有广泛应用.

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