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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). The text could be used for a one-semester course on scientific computing. The relevant topics for that are covered in the first third of the book. The latter two-thirds of the text includes more physics and can be used for a two-semester course in computational physics, covering nonlinear ODEs, Chaotic Scattering, Fourier Analysis, Wavelet Analysis, Nonlinear Maps, Chaotic systems, Fractals and Parallel Computing. The e-book extends the paper version by including many codes, visualizations and applets, as well as links to video lectures. * A table at the beginning of each chapter indicates video lectures, slides, applets and animations. * Applets illustrate the results to be expected for projects in the book, and to help understand some abstract concepts (e.g. Chaotic Scattering) * The eBook's figures, equations, sections, chapters, index, table of contents, code listings, glossary, animations and executable codes (both Applets and Python programs) are linked, much like in a Web document. * Some equations are linked to their xml forms (which can be imported into Maple or Mathematica for manipulation). * The e-book will link to video-based lecture modules, held by principal author Professor Rubin Landau, that cover most every topic in the book.
Das Gebiet Computational Physics gewinnt zunehmend an Bedeutung - auch im Physikstudium. Anhand von vierzig Beispielen aus verschiedenen Bereichen der Physik zeigen die Autoren, wie physikalische Modelle numerisch untersucht werden kAnnen. Schritt fA1/4r Schritt werden Algorithmen formuliert und Programme entwickelt, um mit ihrer Hilfe das jeweilige physikalische Problem zu "verstehen" und zu lAsen. Die Autoren behandeln Modelle aus der klassischen Physik und aus der aktuellen physikalischen Forschung; als Programmiersprachen verwenden sie Mathematica A(R) und C. Die beiliegende Diskette enthAlt alle Programme - fA1/4r den PC unter DOS auch als ausfA1/4hrbaren Code.
Die Science-Fiction-Sensation aus China China, Ende der 1960er-Jahre: Während im ganzen Land die Kulturrevolution tobt, beginnt eine kleine Gruppe von Astrophysikern, Politkommissaren und Ingenieuren ein streng geheimes Forschungsprojekt. Ihre Aufgabe: Signale ins All zu senden und noch vor allen anderen Nationen Kontakt mit Außerirdischen aufzunehmen. Fünfzig Jahre später wird diese Vision Wirklichkeit – auf eine so erschreckende, umwälzende und globale Weise, dass dieser Kontakt das Schicksal der Menschheit für immer verändern wird.
Python ist eine moderne, interpretierte, interaktive und objektorientierte Skriptsprache, vielseitig einsetzbar und sehr beliebt. Mit mathematischen Vorkenntnissen ist Python leicht erlernbar und daher die ideale Sprache für den Einstieg in die Welt des Programmierens. Das Buch führt Sie Schritt für Schritt durch die Sprache, beginnend mit grundlegenden Programmierkonzepten, über Funktionen, Syntax und Semantik, Rekursion und Datenstrukturen bis hin zum objektorientierten Design. Zur aktualisierten Auflage Diese Auflage behandelt Python 3, geht dabei aber auch auf Unterschiede zu Python 2 ein. Außerdem wurde das Buch um die Themen Unicode, List und Dictionary Comprehensions, den Mengen-Typ Set, die String-Format-Methode und print als Funktion ergänzt. Jenseits reiner Theorie Jedes Kapitel enthält passende Übungen und Fallstudien, kurze Verständnistests und kleinere Projekte, an denen Sie die neu erlernten Programmierkonzepte gleich ausprobieren und festigen können. Auf diese Weise können Sie das Gelernte direkt anwenden und die jeweiligen Programmierkonzepte nachvollziehen. Lernen Sie Debugging-Techniken kennen Am Ende jedes Kapitels finden Sie einen Abschnitt zum Thema Debugging, der Techniken zum Aufspüren und Vermeiden von Bugs sowie Warnungen vor entsprechenden Stolpersteinen in Python enthält.
Our future scientists and professionals must be conversant in computational techniques. In order to facilitate integration of computer methods into existing physics courses, this textbook offers a large number of worked examples and problems with fully guided solutions in Python as well as other languages (Mathematica, Java, C, Fortran, and Maple). It’s also intended as a self-study guide for learning how to use computer methods in physics. The authors include an introductory chapter on numerical tools and indication of computational and physics difficulty level for each problem. Readers also benefit from the following features: • Detailed explanations and solutions in various coding languages. • Problems are ranked based on computational and physics difficulty. • Basics of numerical methods covered in an introductory chapter. • Programming guidance via flowcharts and pseudocode. Rubin Landau is a Distinguished Professor Emeritus in the Department of Physics at Oregon State University in Corvallis and a Fellow of the American Physical Society (Division of Computational Physics). Manuel Jose Paez-Mejia is a Professor of Physics at Universidad de Antioquia in Medellín, Colombia.
Wenn Sie programmieren können, beherrschen Sie bereits Techniken, um aus Daten Wissen zu extrahieren. Diese kompakte Einführung in die Statistik zeigt Ihnen, wie Sie rechnergestützt, anstatt auf mathematischem Weg Datenanalysen mit Python durchführen können. Praktischer Programmier-Workshop statt grauer Theorie: Das Buch führt Sie anhand eines durchgängigen Fallbeispiels durch eine vollständige Datenanalyse -- von der Datensammlung über die Berechnung statistischer Kennwerte und Identifikation von Mustern bis hin zum Testen statistischer Hypothesen. Gleichzeitig werden Sie mit statistischen Verteilungen, den Regeln der Wahrscheinlichkeitsrechnung, Visualisierungsmöglichkeiten und vielen anderen Arbeitstechniken und Konzepten vertraut gemacht. Statistik-Konzepte zum Ausprobieren: Entwickeln Sie über das Schreiben und Testen von Code ein Verständnis für die Grundlagen von Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik: Überprüfen Sie das Verhalten statistischer Merkmale durch Zufallsexperimente, zum Beispiel indem Sie Stichproben aus unterschiedlichen Verteilungen ziehen. Nutzen Sie Simulationen, um Konzepte zu verstehen, die auf mathematischem Weg nur schwer zugänglich sind. Lernen Sie etwas über Themen, die in Einführungen üblicherweise nicht vermittelt werden, beispielsweise über die Bayessche Schätzung. Nutzen Sie Python zur Bereinigung und Aufbereitung von Rohdaten aus nahezu beliebigen Quellen. Beantworten Sie mit den Mitteln der Inferenzstatistik Fragestellungen zu realen Daten.

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