計算物理学

計算物理学

原書名 Computational Physics
著者名 松田 和典
道廣 嘉隆
谷村 吉隆
高須 昌子
吉江 友照
発行元 丸善出版
発行年月日 2012年03月
判型 B5変
ページ数 496ページ
ISBN 978-4-621-06555-6
Cコード 3042
ジャンル 物理学 >  物理数学

内容紹介

本書は理論物理学の研究で使われる計算法について、特に凝縮物質への応用について述べる。コンピュータのメモリおよびプロセッサの性能は過去20年間で劇的に向上したが、大半の物理上の問題は複雑すぎて、数値計算法に固有な近似とはまったく別の物理に対する近似をしなければ解くことができない。本書ではアルゴリズムの導出とその実装を強調し、どのように働き、なぜ動作するのか、近似とは何か、を読者に伝える。計算物理学を学ぶ学生のテキストとしてシミュレーションを研究に応用する研究者・技術者の参考文献として有益。

目次

第1章 序論
 1.1 物理学と計算物理学
 1.2 古典力学と統計力学
 1.3 確率的シミュレーション
 1.4 電気力学と流体力学
 1.5 量子力学
 1.6 量子力学と古典統計物理学の関係
 1.7 量子分子動力学
 1.8 量子場理論
 1.9 本書について
第2章 球対称ポテンシャルによる量子散乱
 2.1 序
 2.2 断面積計算のためのプログラム
 2.3 散乱断面積の計算
第3章 シュレーディンガー方程式に対する変分法
 3.1 変分計算
 3.2 変分計算の例
 3.3 一般化された固有値問題の解法
 3.4 摂動論と変分計算法
第4章 ハートリー・フォック法
 4.1 序
 4.2 ボルン・オッペンハイマ近似と独立粒子法
 4.3 ヘリウム原子
 4.4 多電子系とスレーター行列式
 4.5 自己整合性と交換,ハートリー・フォック理論
 4.6 基底関数
 4.7 ハートリー・フォック法のコンピュータプログラムの構造
 4.8 ガウス関数を含む積分
 4.9 応用と結果
 4.10 ハートリー・フォック近似の改善 
第5章 密度汎関数理論
 5.1 序
 5.2 局所密度近似
 5.3 ヘリウム原子に対する密度汎関数プログラム
 5.4 応用と結果
第6章 周期的な固体におけるシュレーディンガー方程式の解法
 6.1 序(定義)
 6.2 バンド構造とブロッホの定理
 6.3 近似
 6.4 バンド構造の手法と基底関数
 6.5 補強された平面波法
 6.6 線形化されたAPW法(LAPW)
 6.7 擬ポテンシャル法
 6.8 バンド構造からの情報抽出
 6.9 いくつかの付加的な注意
 6.10 他のバンド法
第7章 古典統計力学
 7.1 基礎理論
 7.2 統計モデルの例(相転移)
 7.3 相転移
 7.4 シミュレーションにおける平均
第8章 分子動力学シミュレーション
 8.1 序
 8.2 エネルギー一定の分子動力学
 8.3 アルゴンの分子動力学のシミュレーションプログラム
 8.4 積分法(シンプレクティック積分子)
 8.5 異なるアンサンブルに対する分子動力学法
 8.6 分子系
 8.7 長距離相互作用
 8.8 ランジュバン動力学シミュレーション
 8.9 動力学的量(非平衡分子動力学)
第9章 量子分子動力学
 9.1 序
 9.2 分子動力学法
 9.3 例:水素分子の量子分子動力学
 9.4 規格直交化と共役勾配法
第10章 モンテカルロ法
 10.1 序
 10.2 モンテカルロ積分
 10.3 マルコフ連鎖を用いた重み付きサンプリング
 10.4 他のアンサンブル
 10.5 自由エネルギーと化学ポテンシャルの評価
第11章 転送行列法
 11.1 序
 11.2 1次元イジングモデルと転送行列
 11.3 2次元スピンモデル
 11.4 もっと複雑なモデル
第12章 量子モンテカルロ法
 12.1 序
 12.2 変分モンテカルロ法
 12.3 核酸モンテカルロ法
 12.4 経路積分モンテカルロ法
 12.5 格子上の量子モンテカルロ法
 12.6 モンテカルロ転送行列法
第13章 格子場理論の計算法
 13.1 序
 13.2 量子場の理論
 13.3 場の相互作用と繰り込み
 13.4 格子場の理論のアルゴリズム
 13.5 臨界減速を小さくする方法
 13.6 スカラー場の理論に対するアルゴリズムの比較
 13.7 ゲージ場の理論
第14章 高性能計算と並列化
 14.1 序
 14.2 パイプライン化
 14.3 並列化
 14.4 分子動力学法のシストリックアルゴリズム
付録A 数値解法
 A.1 数値解法に関して
 A.2 特殊関数に対する反復法
 A.3 関数の根の求め方
 A.4 関数の極値の求め方
 A.5 離散化
 A.6 数値的求積法
 A.7 微分方程式
 A.8 線形代数の問題
 A.9 高速フーリエ変換
付録B 乱数の作り方
 B.1 乱数と疑似乱数
 B.2 乱数生成法
 B.3 非一様乱数の生成

出版社からのメッセージ

・本書籍は価格変更に伴い、ISBNを変更しました。内容に変わりはありません。
・本書は、2003年11月にシュプリンガー・ジャパン株式会社より出版された同名書籍を再出版したものです。

定価:7,480円
(本体6,800円+税10%)
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