Re: [問卦] 請問凝態物理是什麼

作者: yw1002 (kenny)   2018-10-10 03:19:25
※ 引述《newwu (說不定我一生涓滴廢文)》之銘言:
: ※ 引述《iwantzzz (我愛大自然)》之銘言:
: : 請問大家
: : 看完科學影片 很好奇 想問有小道消息
: : 凝態物理好像是討論一堆原子特質或者是特性
: : 其中跟對稱性為核心 跟括樸型名詞有關嗎?
: : 跟楊博士科學家研究有關嗎?
: : 為什麼會興起這門學問
: : 它跟固態物理有甚麼關聯?
: : 請問這科學常識會很難嗎?
: MIT的凝態物理教授文小剛,在他的書[1]裡寫到的是這樣
: "Condensed matter physics is a branch of physics which studies systems of many
: particles in the 'condensed' (i.e. solid or liquid) states. The starting
: point of current condensed matter theory is the Schrödinger equation that
: governs the motion of a number of particles (such as electrons and nuclei).
: The Schrödinger equation is mathematically complete. In principle, we can
: obtain all of the properties of any many-body system by solving the
: corresponding Schrödinger equation."
: 不專業中文翻譯:
: 「凝態物理是物理學中的一個分支,研究在凝態(固態和液態)的多粒子系統,
: 當今凝態物理的起始點是薛丁格方程式,薛丁格方程式主宰多粒子的運動
: (例如電子、原子核),薛丁格方程式是數學上完備的。
: 理論上,利用解薛丁格方程式,我們可以得到多體系統的所有性質。」
: However, in practice, the required computing power is immense. In the 1980s,
: a workstation with 32 Mbyte RAM could solve a system of eleven interacting
: electrons. After twenty years the computing power has increased by 100-fold,
: which allows us to solve a system with merely two more electrons.
: The computing power required to solve a typical of 10^23 interacting electrons
: is beyond the imagination of the human brain. A classical computer made by all of the atoms in our universe would
: not be powerful enough to handle the problem....."
: 「然而,實務上,這件事需要非常巨大的計算能力。
: 在1980年代,32MB記憶體的工作站,可以計算11顆互相作用的電子系統。
: 二十年後,在計算能力是當初的百倍的今天,我們只能多加兩顆電子進系統。
: 假如我們要考慮10^23個交互作用電子,需要的運算能力遠超出人類想像。
: 古典電腦不可能有能力去處理這樣的問題。」
: 這是文小剛在 Quantum Field Theory of Many-Body Systems 的第一章,
: More is different 中的敘述,
: 裡面寫了凝態,是指固態和液態,
: 強調了量子交互作用。
: 但重要的是,即使所有運動都來自於量子力學方程式
: 我們也無法從方程式直接得到結果。
: 那我們該怎麼做呢?
: 事實上,More is different 是取自諾貝爾獎得主P.W.Anderson的著名文章[2],
: 在此篇文章中明確的論述,在系統的大小、複雜度提升時,
: 人們勢必要發展新的理論去描述他。
: 「量變造成質變」
: 這不只是凝態物理(包含 固態物理、多體物理)與高能物理(基本粒子、力)之間的關係,
: 也是生物和化學的關係、生態學和生物的關係,社會學和心理學的關係。
: 向上跑一個層級,就得有新的理論、規則去描述。
: 這就是凝態物理在做的事,凝態物理並不是高能物理的應用,
: 自己也在發展著基本規則與理論,只是適用於描述多粒子、材料。
: 物理學家從最早固體物理課本常出現的低交互作用系統,
: 慢慢建構起各種不同的理論。
: 你提到的對稱性是比較早的重點(但是一直很重要)。
: 當物理學家覺得早些時候的相變理論、超導超流理論已經變得trivial之後,
: 他們開始朝著物質中的拓樸性質拓展。
: 所以,拓樸是這一個領域最前沿的部分,
: 這也是2016年諾貝爾物理獎的主題[3]。
: [1] Xiao-Gang Wen, 2004, Quantum Field Theory of Many-Body Systems
: (Oxford University Press)
: [2] Philip W. Anderson, 1972, Science 177,393
: [3] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2016/press-release/
https://www.physics.nus.edu.sg/~phywjs/CZ4275/notes.pdf
用電腦做凝態物理
Fast Fourier Transform
https://en.wikipedia.org/wiki/Fast_Fourier_transform#See_also
FFT implementations:
ALGLIB – C++ and C# library with real/complex FFT implementation.
FFTW "Fastest Fourier Transform in the West" – C library for the discrete
Fourier transform (DFT) in one or more dimensions.
FFTS – The Fastest Fourier Transform in the South.
FFTPACK – another Fortran FFT library (public domain)
Math Kernel Library
大部分用C或Fortran
Density Functional
https://goo.gl/CyjCFE
還蠻多軟體可以做的~
好好享受吧
人腦絕對比不上電腦
(看看阿法狗跟人類的差距)

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