? ? ? ?最初的物理學主要包括理論物理和實驗物理，而計算物理是隨著計算機技術(shù)和算法發(fā)展產(chǎn)生的交叉學科。實驗物理靠“手”，理論物理靠“腦”；相比之下，計算物理對儀器設(shè)備、動手能力的要求沒有實驗物理高，對思維水平的要求沒有理論物理高，很多時候借助高等數(shù)學和大學物理知識，通過程序編寫就可以處理很多理論、實驗物理都不好處理的問題，可以讓我們對問題有更多的理解。程序的編寫只需要計算機、個人的耐心和細心，逐漸積累經(jīng)驗即可。

? ? ? ?和理論物理不同，計算物理最大的優(yōu)勢在于解法的通用性。下面的舉例是由彈簧連接的滑塊問題：如果是理想彈簧而且地面的摩擦力可以忽略，滑塊的運動方程是有解析解的；如果考慮地面的摩擦力，雖然解析解仍存在，但求解有一定難度；如果再引入周期驅(qū)動力、電場力、磁場力等，方程幾乎不可能有解析解。如果用計算物理的方法，雖然也找不到解析表達式，但是數(shù)值解在這些問題上的處理幾乎一樣?？梢哉f，會求理想彈簧的情況，就可以求出后面的各種復(fù)雜情況。

? ? ? ?借助數(shù)值方法和程序編寫，我們可以解決大學數(shù)學、物理很多常見的問題，比如定積分的計算、方程或者方程組的求解、微分方程、求極值等；通過圖像反映現(xiàn)象，幫助我們思考原理，也讓我們的學習和科研實踐變得更加生動有趣。當然計算物理也不是簡單的差分算法+for循環(huán)，如何提高速度和精度，也有前輩們讓人嘆為觀止的操作。

? ? ? ?在后面的內(nèi)容中，我們以O(shè)ctave作為編程工具，講解初值問題、邊值問題、隨機問題的基本處理，實現(xiàn)從低維到高維、從單體到多體的過渡，結(jié)合第一原理方法展示材料計算的相關(guān)案例，希望對統(tǒng)計物理、固體物理的學習也有一定的幫助。