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《An Introduction to Computer Simulation Methods Application to Physical Systems》(Third Edition)教材评介 周汝甲 张彤彤（南开大学物理科学学院） 一 、本书出版情况 《计算机模拟方法在物理学中的应用》(第三版)一书由世界著名出版商Pearson Addison Wesley公司出版，本书为2007年第三版。由美国克拉克大学Harvey Gould教授、美国卡拉马祖学院Jan Tobochnik教授和戴维逊学院的Wolfgang Christian教授合著，全书796页。 本书内容简介 本书是在美国大学使用很广泛的一本经典的，讲解如何使用计算机进行物理学数字模拟的教材，该书为刚刚出版的第三版。该书不是简单的物理学研究中的数学方法的介绍，而更注重在使用计算机模拟物理学问题中帮助学生更深刻的理解物理学，帮助学生在学习中了解和掌握使用计算机做物理学研究的一些基本手段，并学会如何根据具体的物理问题选择相应的研究方法。此外，还通过对具体的例子的讲解也为学习物理学的学生介绍了物理学广阔的应用天地。 这本书用Java作为模拟的工具，在ww.opensourcephysics.org上可以下载到相应的工具库。第一章是引言，讲述了计算物理的重要性和如何使用这本书，简要介绍了编程语言。第二章是对模拟工具的讲解，结合实例讲述了Java的基本语法、面向对象的思想和工具库的使用。从第三章开始讲解了各类物理问题的模拟，例如第三章质点运动的模拟，第六章混沌力学系统的模拟，第十章电动力学的模拟，第十五章热学系统的蒙特卡罗模拟 ，第十六章量子系统的模拟等等，基本覆盖了物理学的各个方面。 本书内容既有对物理问题基本原理和模拟方法的详细讲解，又有详尽的模拟实例。这样，读者既能在花费较少时间的情况下对整个领域有个全面的了解，又能对某一特定领域进行较深入的研究。因此，从这方面来说，本书的作者在内容的选择和章节安排上充分考虑到了教材的层次以及需要介绍的内容。是一本关于计算物理学方面的一本较好的教材和参考书，建议读者有时间可以读一读，一定不会让你失望。 三、本书社会反映 这是计算物理的经典教科书。很高兴看到此书再版，尤其是新版有Wolfgang Christian教授的加盟并且是用java语言来做模拟。新版通过解答有趣的物理问题实现了物理与计算的有机结合。 —— Alejandro L.Garcia , San Jose State University 对物理问题的探索强烈地鼓励学生去通过实验来验证理论，并却 开始了解物理是一门探索与实验的学科。我认为这是本书最重要的作用。 ——Alexander L. Godunov, Old Dominion University 这本书里收集的精彩的问题和解答给我留下了深刻的印象。 ——Alexander L. Godunov, Old Dominion University 四．本书的目录 序言 目录 1.引言 1.1 计算物理的重要性 1.2 计算机模拟的重要性 1.3 编程语言 2. 模拟工具 2.1 引言 2.2 自由落体模拟 2.3 面向对象编程起步 2.4 继承 2.5 “Open Source Physics” 类库 2.6 动画与模拟 2.7 模型-视图-控制 附录2A: 复数 3. 粒子运动模拟 3.1 修正的欧拉算法 3.2 接口 3.3 画图 3.4 用数组表示系统的状态 3.5 ODE接口 3.6 ODESolver接口 3.7 考虑阻力的作用 3.8 二维的轨迹 3.9 衰减过程 *3.10 三维运动的可视化 3.11 模拟等级 附录 3A: 牛顿运动方程的数值积分 4.振动系统 4.1 简谐运动 4.2 钟摆的运动 4.3 阻尼简谐振动 4.4 外力的影响 4.5 振动电路 4.6 精确性与稳定性 4.7 工程 5 少体问题: 行星的运动 5.1 行星的运动 5.2 运动方程 5.3 圆和椭圆轨道 5.4 天文单位 5.5对数与半对数坐标 5.6 轨道的模拟 5.7 驱动力s 5.8 速度空间 5.9 迷你太阳系 5.10 二体散射 5.11三体散射 5.12 工程 6 动力学系统的混沌行为 6.1 引言 6.2 简单的一维映射 6.3 倍周期 6.4 整体特征和自相似 6.5 测量混沌 *6.6 控制混沌 6.7 高维模型 6.8 驱动力衰