1引言:本书的目的和范围 及一些一般性的评述 近年来,“计算机模拟”方法已经引发了几乎可以说是一场 科学革命:物理学(以及化学、生物学等等)按照老式划分为 实验”分支和“理论”分支这种分法已不再是完备的了。“计 算机模拟”已变成第三个分支,它同前两种传统方法互相补充。 那么,计算机模拟或“计算机实验”的特殊意义何在呢?这 个问题的答案很简单,那就是计算机模拟对于得到精确描述的 型系统(对于统计物理学问题,这意味着描写哈密顿量的各个參量 已一无遗漏地明确知道)能够给出精硝的信息(除统计误差外 但是至少在原则上可以使这些统计误差任意小)。 反之,解析理论提供的信息只在很少的情况下是精确的,而 在大多数其他情况下,都需要用不受控制的近似。例如,三維情 形下可解的统计物理学问题只限于一些理想化的极限情况,如理 想气体或理想溶液、耦合简谐振子等。即使很简单的统计力学模 型,如三维 Ising模型,也不能精确求解,而对于原子自由度之 间为真实势的模型,所知就更少了。因此,常常设计计算机模拟 以检验对一个模型进行解析处理时所作的一些近似的精度 同样,实验提供的数据在下述意义上也绝对不是精确的:如果 “精确的”意味着精确知道一个给定的实验样品的有效哈密顿量。 有时甚至会争论实验观察到的某些现象究竟是固有的还是由某些 未知的杂质效应引起的一记住,一种实验样品的化学成分只可 能近似知道。这些只是几个例子,从这些例子清楚看出,解析理论 和实验之间的比较,并不总是导致确定无疑的结论,还需要用模拟