计算物理学习心得.doc

08级物理学一班 汪桂雁 学计算物理学有感 这学期，我们学习了计算物理学，我个人感觉学好这门课程是有一定难度的。通过学习计算物理学这么课程，我们掌握了关于计算物理的一些基本理论、基本思想和基本方法。虽然对于我们物理学的本科生而言，完整地学好计算物理学是非常有难度的，但这并不改变我们学习这么课程的初衷。重要的是，我们现在所掌握的、了解的这些基本思想和基本信息对我们以后做研究和工作绝对都会带来方便。 计算物理学这么课程的主要特点是，它复杂、深刻。计算物理学是理科专业的一门基础课。计算物理学对解决复杂物理问题具有巨大能力，计算模拟已经成为继理论和实验研究方法外物理学的第三种研究手段，使它成为物理学的第三支柱，并在物理学研究中占有重要的位置。计算物理学与理论物理和实验物理有着密切的联系，计算物理学的研究内容涉及到物理学的各个领域。接下来就简单的介绍我们所学过的一些基本内容: 首先，我们学习了第一性原理。根据原子核和电子互相作用的原理及其基本的运动规律，运用量子力的学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔一般方程的算法，在习惯上我们称之为第一原理。第一性原理通常是跟计算联系在一起的，是指在进行计算的时候除了告诉程序你所使用的原子和他们的位置外，没有其他的实验的，经验的或者半经验的参量，且具有很好的移植性。作为评价事物的依据，第一性原理和经验参数是两个极端。第一性原理是某些硬性规定或推演得出的结论，而经验参数则是通过大量实例得出的规律性的数据，这些数据可以来自第一性原理(称为理论统计数据)，也可以来自实验(称为实验统计数据)。它的应用举例是，了解Hartree-Fock近似以及密度泛函理论的处理方法。 我们也学习了蒙特卡洛方法。蒙特?卡罗方法(Monte Carlo method)，也称统计模拟方法，是二十世纪四十年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明，而被提出的一种以概率统计理论为指导的一类非常重要的数值计算方法。是指使用随机数(或更常见的伪随机数)来解决很多计算问题的方法。与它对应 08级物理学一班 汪桂雁 的是确定性算法。蒙特?卡罗方法在金融工程学，宏观经济学，计算物理学(如粒子输运计算、量子热力学计算、空气动力学计算)等领域应用广泛。蒙特?卡罗方法的基本思想是， 当所求解问题是某种随机事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，通过某种“实验”的方法，以这种事件出现的频率估计这一随机事件的概率，或者得到这个随机变量的某些数字特征，并将其作为问题的解。当然，学会这个方法，将在以后科研路上会有很大的作用。 接着，我们又学习了分子动力学方法。分子动力学是一门结合物理，数学和化学的综合技术。分子动力学是一套分子模拟方法，该方法主要是依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动，以在由分子体系的不同状态构成的系综中抽取样本，从而计算体系的构型积分，并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量和其他宏观性质。 分子动力学可以用于NPT，NVE，NVT等系综的计算，是一种基于牛顿力学确定论的热力学计算方法，与蒙特卡洛法相比在宏观性质计算上具有更高的准确度和有效性，可以广泛应用于物理，化学，生物，材料，医学等各个领域。 上面就举三个知识点来阐述，当然计算物理的方法有很大，而且现在还处在一个发展的时期。这学期我们学习的计算物理学对我们来说是一个挑战。不管怎样，我们还是能够掌握一些基础知识的，还是很有意义的。