Methods of Electronic-structure Calculations pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Springborg, Michael

出品人:

页数:516

译者:

出版时间:2000-8

价格:1814.00 元

装帧:

isbn号码:9780471979760

丛书系列:

图书标签:

• 电子结构计算
• 量子化学
• 计算物理
• 固体物理
• 材料科学
• 密度泛函理论
• Hartree-Fock
• 从头算
• 计算方法
• 物理化学

物质之心：探索量子世界的奥秘 这本《物质之心：探索量子世界的奥秘》将带您深入了解构成我们宇宙的基石——物质。我们将一同揭开原子和分子的神秘面纱，理解它们为何以如此丰富多样的方式组合，塑造出我们所见的万物。本书旨在为那些对科学充满好奇，希望理解物质本质的读者提供一条清晰的路径，无需深厚的物理或化学背景，便能领略量子世界的奇妙与深刻。 第一章：原子与分子——构成万物的基本单元 我们从最基础的构成单元——原子开始。您将了解到原子结构的演变，从早期的原子模型到量子力学的革命性突破。理解原子核的构成，质子与中子的数量如何决定元素的身份；认识电子在原子中的排布，以及它们为何遵循特定的轨道和能量级别。我们将探讨原子如何通过化学键结合成更复杂的分子，生命的蓝图——DNA，以及构成你我身体的蛋白质，都离不开这些精妙的化学键。本书将以生动的比喻和直观的图示，帮助您理解电子云、轨道杂化等抽象概念，让您不再觉得它们遥不可及。 第二章：物质的形态——从固态到气态的转变 物质并非一成不变，它以固态、液态和气态等多种形态存在，并能在特定条件下相互转化。本章将深入探讨这些相变背后的微观机制。您将学习到晶体结构是如何形成，金属的导电性和硬度源于何处？为什么水在零摄氏度会结冰，又会在一百摄氏度沸腾？我们将解析分子间作用力，如范德华力、氢键等，它们如何影响物质的物理性质，如熔点、沸点以及在溶液中的溶解度。通过对分子运动的描绘，您将直观地理解为什么气体可以自由扩散，而固体分子却被牢牢束缚。 第三章：化学反应的律动——能量的转化与物质的再生 化学反应是物质世界中最活跃的现象之一。在本章中，我们将探索化学反应的本质，以及驱动这些反应的能量变化。从简单的酸碱中和到复杂的有机合成，每一场反应都遵循着特定的规律。您将了解到反应速率是如何受到温度、浓度和催化剂的影响，为何有些反应瞬间完成，而有些则需要漫长的时间。我们将深入研究能量守恒定律在化学反应中的体现，理解放热反应与吸热反应的区别，以及催化剂如何在不改变自身性质的前提下加速反应。通过对化学计量学的介绍，您将学会如何量化反应物和生成物的关系，为理解复杂的化学过程奠定基础。 第四章：光与物质的交响——颜色、光谱与能量的传递 光是物质世界中不可或缺的一部分，它不仅赋予我们视觉，更是能量传递的重要媒介。本章将带领您领略光与物质之间令人着迷的相互作用。您将理解为什么不同的物质呈现出不同的颜色，这与光如何在原子和分子层面被吸收、反射和散射密切相关。我们将介绍光谱学，一种强大的分析工具，通过分析物质吸收或发射的光，我们可以识别物质的成分，甚至了解其结构。从植物的光合作用到我们生活中无处不在的LED灯，光与物质的结合无时无刻不在影响着我们的生活。 第五章：材料的魔法——从自然到人造的物质奇迹 人类对物质的探索和利用，创造了无数令人惊叹的材料，极大地推动了文明的进步。本章将聚焦于各种功能材料的奇妙世界。您将了解到天然材料，如金属、陶瓷、木材和纤维，它们是如何被发现和利用的。同时，我们将探讨人造材料，如塑料、合成纤维、半导体和超导材料，它们是如何通过科学家的智慧被创造出来的，以及它们在现代科技中的核心作用。从智能手机的屏幕到飞机的高强度合金，每一个材料的背后，都蕴含着对物质性质的深刻理解和精湛的工程技术。 第六章：生命之源——生物分子与生命活动的奥秘 生命，这一宇宙中最复杂的现象，其本质依然离不开物质的规律。本章将把视角转向生命科学，揭示生物分子是如何构成生命的骨架，以及它们如何协同工作，维持生命的正常运转。您将了解到构成生命体的基本元素，如碳、氢、氧、氮，以及它们如何组成复杂的蛋白质、核酸、碳水化合物和脂质。我们将探讨这些生物大分子的独特结构，以及这些结构如何决定它们的生理功能，例如酶如何催化生化反应，DNA如何存储和传递遗传信息。通过理解生物化学的基本原理，您将对生命的奇迹有更深刻的敬畏。 《物质之心：探索量子世界的奥秘》不仅仅是一本书，更是一次智识的旅程。它旨在激发您对科学的无限热情，让您在探索物质世界的过程中，感受到知识的无穷魅力。无论您是学生、科研工作者，还是仅仅对世界充满好奇的读者，本书都将为您打开一扇通往更深层次理解的大门。

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与其他侧重于软件操作手册的书籍不同，这本书的价值核心在于它对“计算哲学”的探讨。它成功地架起了一座连接纯理论物理与实际工程应用的桥梁。在描述不同算法时，作者总是会穿插一些关于计算成本、可扩展性以及适用材料体系的讨论。比如，在对比基于波函数的耦合簇理论（Coupled Cluster）和基于平面波的密度泛函计算时，作者不仅仅罗列了它们在精度上的差异，更深入分析了它们在处理大规模体系时的计算复杂度（如 $N^6$ 还是 $N^3$），以及这在实际超算资源限制下的意义。这种“知其所以然”的讲解，让我对何时选择何种工具有了更深刻的理解，而不是盲目地追逐最高精度的理论。这种务实的态度，使得这本书不仅是理论参考，更是一本极佳的“方法论决策指南”。

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这本书的一个显著特点是其参考文献和案例引用的前沿性与权威性。我注意到，作者在阐述特定模型时，往往能追溯到最原始的奠基性文献，这对于想要深入挖掘某一技术发展史的读者来说极为宝贵。更难得的是，书中还引用了近几年在顶级期刊上发表的一些突破性工作，对最新的计算范式，如机器学习势能面、或非局域泛函的改进，都进行了简要而精准的介绍。这种“立足经典，展望前沿”的写作策略，让这本书的知识体系既有坚实的历史基础，又紧跟当前科研动态。阅读过程中，我经常会因为书中提及的一个关键术语或一个未曾深究的公式，而去查阅原始文献，这种被激发求知欲的感觉，正是一本优秀学术著作所应具备的品质。它不仅仅是知识的载体，更是一种学术探索的催化剂。

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初次翻阅这本大部头时，我原本以为会陷入那种晦涩难懂的理论泥潭，毕竟“电子结构计算”这个主题本身就带着一股子高冷的学术味。然而，作者在开篇的叙述方式却展现出了一种令人惊喜的平易近人。他并没有直接抛出复杂的薛定谔方程，而是从物理图像和实际需求出发，构建了一个非常清晰的知识脉络。例如，在介绍早期近似方法时，作者用了大量的篇幅来阐述为什么需要这些简化模型，它们各自的物理意义是什么，以及它们在处理特定体系时的局限性，这种“带着问题去学习”的引导方式，极大地降低了初学者的畏难情绪。我感觉自己不是在被动接受知识灌输，而更像是在跟随一位经验丰富的导师，一步步拆解复杂问题的过程。他对于基本概念的阐述极其到位，即便是那些看似已经“人尽皆知”的假设，作者也会再次用不同的角度进行剖析，确保读者真正从根基上理解了方法的适用前提。

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这本书的深度和广度确实令人印象深刻，它绝非那种浅尝辄止的入门读物，而是真正深入到了计算方法论的核心。我特别关注了其中关于密度泛函理论（DFT）部分的处理。作者并没有停留在介绍几种常用的交换关联泛函，而是深入探讨了泛函理论的数学基础、梯度修正的引入、以及如何处理强关联体系中的挑战，比如自相互作用误差（self-interaction error）。他对于 Kohn-Sham 系统的构建逻辑分析得极其透彻，甚至涉及到了一些泛函开发人员在实际操作中遇到的数值稳定性和收敛性问题。对于那些希望从使用者升级为方法研究者的人来说，书中关于基组选择、赝势的构建标准、以及如何评估计算结果可靠性的章节，简直就是宝藏。书中提及的那些“学术界正在争论不休”的细节问题，作者也尽量保持了中立但翔实的态度进行了介绍，提供了多个视角的分析，非常具有启发性。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了一种哑光处理的材质，手感非常细腻，拿在手里沉甸甸的，感觉品质感十足。封面上的字体设计也很有心思，深色背景上用白色的衬线字体印着书名，显得既专业又典雅，透露出一种严谨的学术气息。我特别喜欢它内页的排版，字号适中，行间距和页边距都把握得恰到好处，长时间阅读下来眼睛也不容易感到疲劳。图表的清晰度也非常高，无论是复杂的晶格结构示意图还是能级分布图，都印制得非常锐利，细节一目了然。装订方式采用了线装，这让书本可以完全平摊在桌面上，对于需要对照公式和图表进行学习的读者来说，简直是福音。而且，这本书的纸张选择也颇具匠心，厚实而不透墨，即使用钢笔书写笔记也不会浸染到背面，这在很多学术著作中是很难得的。整体来看，出版商在制作这本书上投入了不少精力，从材质的选择到最终的装订工艺，都体现了对读者的尊重，让阅读体验本身就成了一种享受。

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