فیزیک محاسباتی ۲۰۱۵
Computational Physics 2015

استفاده از محاسبات و شبیه‌سازی به جزء لاینفک فرآیند علمی تبدیل شده است. تبدیل یک نظریه به یک الگوریتم نیازمند بینش نظری قابل توجه، درک فیزیکی و ریاضیاتی دقیق و همچنین سطح مناسبی از مهارت در برنامه‌نویسی است.

این کتاب که برای دانشجویان سال‌های بالاتر دوره کارشناسی نوشته شده، بررسی وسیعی از مباحث فیزیک محاسباتی مدرن را از دیدگاه بین‌رشته‌ای و علم محاسبات ارائه می‌دهد. فلسفه این کتاب بر یادگیری از طریق عمل (با کمک برنامه‌های نمونه فراوان) استوار است، هم با مطالب علمی جدید و هم با زبان برنامه‌نویسی پایتون. پایتون به ویژه در آموزش فیزیک و پروژه‌های علمی بزرگ، بسیار محبوب شده است. این زبان احتمالا ساده‌ترین زبان برنامه‌نویسی برای مبتدیان است، در عین حال برای محاسبات علمی اصلی نیز استفاده می‌شود و بسته‌هایی برای گرافیک عالی و حتی دستکاری نمادین دارد.

این کتاب برای یک دوره در سطح کارشناسی ارشد یا دانشجویان سال‌های بالاتر دوره کارشناسی طراحی شده است و دانش ضروری را در اختیار خواننده قرار می‌دهد تا ابزارهای محاسباتی و روش‌های ریاضی را به اندازه‌ای درک کند که موفق باشد. به عنوان بخشی از آموزش استفاده از کامپیوتر برای حل مسائل علمی، خواننده تشویق می‌شود تا یک مسئله نمونه را که در ابتدای هر فصل یا واحد بیان شده است، پیگیری کند، که شامل مطالعه متن، نوشتن، اشکال‌زدایی و اجرای برنامه‌ها، تجسم نتایج و بیان کارهایی که انجام شده و نتایجی که می‌توان گرفت، به زبان ساده است. سپس در پایان هر فصل تمرین‌ها و مسائلی وجود دارد که خواننده به تنهایی روی آن‌ها کار کند (برنامه‌های نمونه برای این منظور ارائه شده است).

The use of computation and simulation has become an essential part of the scientific process. Being able to transform a theory into an algorithm requires significant theoretical insight, detailed physical and mathematical understanding, and a working level of competency in programming. This upper-division text provides an unusually broad survey of the topics of modern computational physics from a multidisciplinary, computational science point of view. Its philosophy is rooted in learning by doing (assisted by many model programs), with new scientific materials as well as with the Python programming language. Python has become very popular, particularly for physics education and large scientific projects. It is probably the easiest programming language to learn for beginners, yet is also used for mainstream scientific computing, and has packages for excellent graphics and even symbolic manipulations. The text is designed for an upper-level undergraduate or beginning graduate course and provides the reader with the essential knowledge to understand computational tools and mathematical methods well enough to be successful. As part of the teaching of using computers to solve scientific problems, the reader is encouraged to work through a sample problem stated at the beginning of each chapter or unit, which involves studying the text, writing, debugging and running programs, visualizing the results, and the expressing in words what has been done and what can be concluded. Then there are exercises and problems at the end of each chapter for the reader to work on their own (with model programs given for that purpose).