Quantum Monte Carlo

Quantum Monte Carlo pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Oxford Univ Pr
作者:Anderson, James B.
出品人:
页数:198
译者:
出版时间:2007-6
价格:$ 73.44
装帧:HRD
isbn号码:9780195310108
丛书系列:
图书标签:
  • 量子蒙特卡洛
  • 蒙特卡洛方法
  • 量子力学
  • 计算物理
  • 凝聚态物理
  • 数值方法
  • 统计物理
  • 多体问题
  • 量子化学
  • 密度泛函理论
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具体描述

Monte Carlo methods are a class of computational algorithms for simulating the behavior of a wide range of various physical and mathematical systems (with many variables). Their utility has increased with general availability of fast computers, and new applications are continually forthcoming. The basic concepts of Monte Carlo are both simple and straightforward and rooted in statistics and probability theory, their defining characteristic being that the methodology relies on random or pseudo-random sequences of numbers. It is a technique of numerical analysis based on the approximate solution of a problem using repeated sampling experiments and observing the proportion of times a given property is satisfied. The term Monte Carlo was first used to describe calculational methods based on chance in the 1940s, but the methods themselves preceded the term by as much as a century. Quantum Monte Carlo (QMC) first appeared in 1982 and similarly was preceded by development of the related calculational methodology. The success of QMC methods over the past few decades has been remarkable, and this book will clearly demonstrate that success in its discussion of applications. For isolated molecules, the basic material of chemistry, QMC methods have produced exact solutions of the Schroedinger equation for very small systems and the most accurate solutions available for very large systems. The range of applications is impressive: folding of protein molecules, interactions in liquids, structure modeling in crystals and enzymes, quantum dots, designing heat shields and aerodynamic forms, architecture, design, business and economics, and even cinema and video games (3D modeling). This book takes a similar approach to Henry Schaefers classic book Quantum Chemistry (OUP, 1984 now a Dover edition), collecting summaries of some of the most important papers in the quantum Monte Carlo literature, tying everything together with analysis and discussion of applications. Quantum Monte Carlo is a reference book for quantum Monte Carlo applications, belonging near the desk of every quantum chemist, physicist, and a wide range of scientists and engineers across many disciplines, destined to become a classic.

物理学前沿探索:从宇宙起源到量子纠缠的宏大叙事 图书名称:《时空涟漪与物质暗流》 内容简介: 本书旨在为对基础物理学和宇宙学有浓厚兴趣的读者提供一次跨越时间和尺度的深度遨游。我们不再局限于微观粒子的精确计算,而是将视角提升至宇宙演化的宏大图景,同时深入剖析构成我们现实的那些最基本、最令人费解的现象。这是一部融合了理论推演、实验观测与哲学思考的综合性著作,力求描绘一幅既严谨又充满想象力的现代物理学全景图。 第一部分:宇宙的黎明——从大爆炸到结构形成 本部分将带领读者回到时间的原点。我们首先探讨标准宇宙学模型(Lambda-CDM)的基石,详细解析宇宙微波背景辐射(CMB)的精细结构,并解释它如何为我们提供了关于早期宇宙密度的关键线索。我们将追溯宇宙在极早期经历的暴胀(Inflation)阶段,讨论驱动这一超光速膨胀的理论场——暴胀子(Inflaton)的性质,以及暴胀如何解决了视界问题和磁单极子问题。 随后,我们将深入研究原初核合成(Big Bang Nucleosynthesis, BBN)的物理过程。通过对氘、氦-3、氦-4以及锂元素的丰度精确计算和观测对比,我们揭示了早期宇宙中物质的元素构成,并借此推导出宇宙中重子物质(普通物质)的精确密度。 进入结构形成的时代,本书将详细阐述暗物质的性质及其在宇宙网络形成中的关键作用。我们探讨了冷暗物质(CDM)如何通过引力塌缩形成宇宙中的“骨架”,以及热暗物质(如中微子)的限制。我们不仅审视了直接探测暗物质粒子(如WIMPs或轴子)的实验进展,还深入讨论了替代引力理论(如MOND)如何试图在不引入新物质的情况下解释星系旋转曲线问题。 最后,我们将聚焦于暗能量。爱因斯坦的宇宙学常数如何被重新激活来解释宇宙加速膨胀,这是现代物理学最大的谜团之一。我们将对比测量暗能量性质的两种主要“探针”——Ia型超新星观测与重子声学振荡(BAO),并探讨未来任务(如欧几里得空间望远镜)如何更精确地限制暗能量的状态方程。 第二部分:时空的几何与统一的渴望 在本部分中,我们将暂时离开物质粒子,转而关注时空本身的结构和动力学。我们从爱因斯坦的广义相对论出发,详细解析了引力如何被理解为时空弯曲的几何效应。我们将运用微分几何的语言,探讨黎曼曲率张量的物理意义,并分析史瓦西解和克尔解所描述的黑洞奇点、事件视界和吸积盘的复杂结构。 黑洞不仅是时空的极限,也是量子力学和广义相对论发生冲突的前沿阵地。我们将详细介绍霍金辐射的理论推导,探讨黑洞的熵与信息悖论,这是一个深刻挑战了我们对信息守恒基本认知的难题。 随后,本书将转向对更深层次统一的探索。我们考察了卡鲁扎-克莱因理论的优雅尝试,如何通过引入第五维来统一电磁力和引力。在此基础上,我们引介了弦理论(String Theory)的宏伟框架,解释了它如何用一维的“弦”取代点状粒子,并自然地包含了引力子。我们将讨论超对称性(Supersymmetry)的必要性,以及对额外维度的紧致化(Compactification)是如何影响我们观测到的低能物理定律的。 第三部分:物质世界的深层结构与基本相互作用 本部分聚焦于构成我们周围一切的微观粒子及其相互作用的现代描述——粒子物理学的标准模型。我们将从量子场论(QFT)的角度,而非纯粹的波函数描述,来理解粒子的产生和湮灭。 我们将详细解析量子电动力学(QED)的微扰计算,理解费曼图的物理含义,并深入讨论重整化(Renormalization)技术的必要性与成功,它解决了理论中出现的无穷大问题,使得高精度计算成为可能。 接下来,我们将剖析强相互作用力的理论基础——量子色动力学(QCD)。我们会解释渐近自由(Asymptotic Freedom)的惊人特性,即夸克在极高能量下几乎不受约束,以及夸克-胶子禁闭现象,解释为什么我们无法观测到自由的夸克。 最后,本书将探讨标准模型之外的必要延伸。中微子振荡的发现揭示了中微子具有微小质量,这直接突破了标准模型的基本假设。我们将讨论跷跷板机制(Seesaw Mechanism)等解释中微子质量的理论模型,以及寻找贝塔衰变中中微子质量的实验努力,并展望大统一理论(GUTs)和超越标准模型(BSM)物理的可能性,例如寻找超对称粒子或探索额外的空间维度留下的痕迹。 通过对这些前沿领域的系统梳理,《时空涟漪与物质暗流》旨在为读者构建一个连贯、深入且充满挑战性的现代物理学图像,激发对宇宙终极奥秘的持续探究。

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