介绍基本的分子模拟技术,包括分子力学、分子动力学和蒙特卡罗方法。了解这些技术背后的原理,以及如何使用这些技术在分子水平上研究材料的物理和化学性质和行为。更高级的主题包括各种集合(NVE、NVT、NPT、大正则)中的分子模拟、自由能计算、控制动力学和关联偏差蒙特卡罗方法。要求具备物理化学、经典力学和统计热力学的基本知识。一学期每周三个讲座小时。化学工程 343 和 379(主题:材料模拟)不能同时计算。仅按字母等级提供。先决条件:高年级。
什么是量子力学?“力学”是物理学的一个分支,研究力和运动——宇宙中事物随时间演变的方式。“经典力学”以牛顿运动定律为基础。这是 1900 年左右世界的主流观点。它是经典物理学的一个分支,经典物理学还包括热力学和电磁学。“量子力学”是 1900 年至 1930 年间发展起来的一种新理论,旨在取代牛顿定律,特别用于解释物质微观部分的行为。“量子理论”是一个更具包容性的术语,包括量子思想的更广泛应用。“量子物理学”是微观领域物理学最通用的术语。然而在日常使用中,这些术语实际上是同义词。
经典力学在时间反演下是不变的:它的基本定律不区分过去和未来。观察到的时间箭头是一种宏观现象,它取决于宏观变量的使用以及这些变量定义的熵在过去较低的偶然事实。量子力学也是这样吗?一方面,薛定谔方程是时间反演不变的,量子场论也是如此(直到宇称变换和电荷共轭)。基本物理学是时间反演不变的,时间取向的来源又是宏观和熵的。基本量子现象不带有首选的时间箭头。然而,另一方面,量子理论的形式主义通常以明显的时间取向来定义。在这里,我们解决了物理学和形式主义之间的这种紧张关系。我们研究了量子形式主义的时间取向的原因,并表明这种紧张关系是可以解决的。形式主义的不对称性是由于
经典实验(尽管有很多)导致经典力学被揭穿,但这些实验都与光是粒子还是波的问题有关。如果你考虑一个相干光源,并将一束光穿过两个小缝,看看会发生什么,你会发现干涉图样。如果光是波,而两个小缝产生了两个波源,它们可以建设性地相加或解构性地抵消,那么这就是你所期望的。因此,可以观察到干涉图样。好吧,光是波。让我们对电子做同样的事情。我们会发现同样的情况!向双缝发射电子束也会产生干涉图样。因此,电子(否则看起来像是带有固定电荷的点状粒子)也会像波一样表现(类似地,有光电效应等实验表明光表现得像粒子)。即使你放慢光束速度,一次释放一个电子,这种干涉图样仍然会存在。
CS 653 - 数据挖掘与知识 CS 666 - 高级分布式系统 CS 696 - 生物信息学中的编程问题 EE 645 - 天线与波传播 EE 657 - 数字信号处理 EE 658 - 高级数字信号处理 EE 665 - 多媒体无线网络 EE 740 - 物理电子学天线设计高级专题 MATH 693A - 高级计算优化 MATH 693B - 高级计算偏微分方程 MB 610A-B - 分子生物学高级专题 ME 610 - 有限元方法 PHYS 604 - 电磁学 PHYS 606 - 统计力学 PHYS 608 - 经典力学 PHYS 610 - 量子力学 STAT 657 - 统计和机器学习方法 STAT 658 - 高级数据分析 STAT 676 - 贝叶斯统计学 STAT 678 - 生存分析 STAT 700 - 数据分析 STAT 701 - 蒙特卡罗方法 STAT 702 - 数据挖掘
试卷名称 分数 第一学期 PHYC-101 数学物理 75 PHYC-102 经典力学 75 PHYC-103 量子力学-I 75 PHYC-104 电磁理论 75 实践 100 总计 400 第二学期 PHYC-201 原子和分子物理学 75 PHYC-202 凝聚态物理学 75 PHYC-203 量子力学-II 75 PHYC-204 电动力学和等离子体物理学 75 实践 100 总计 400 第三学期 PHYC-301 激光和光电子学 75 PHYC-302 核物理-I 75 特殊试卷 PHYC-303 (S) 电子学-I 75 PHYC-304 (S) 电子学-II 75 实践 100 总计 400第四学期 PHYC-401 统计力学 75 PHYC-402 核物理-II 75 专题试卷 PHYC-403 (S) 电子学-III 75 PHYC-404 (S) 电子学-IV 75 实践 100 总计 400
von Lilienfeld 教授是多伦多大学和 Vector 研究所首任 Clark 高级材料教授。他还是 Vector 研究所的加拿大 CIFAR AI 教授。此前,他曾在欧洲多所大学担任教授(维也纳大学物理学教授(2020-2022 年);巴塞尔大学物理化学教授(2013-2020 年);布鲁塞尔大学计算化学教授(2016 年))。他还隶属于柏林工业大学的机器学习小组。多年来,他一直教授本科课程,包括“物理化学导论”、“物理化学 IV:电子结构”、“物理化学 I:热力学”、“量子化学:密度泛函理论”和“理论物理 I:经典力学”。他的实验室研究涉及使用量子力学、统计力学和机器学习对化合物空间进行基于第一原理的研究。您可以在 YouTube 频道 Prof von Lilienfeld - YouTube 上找到他部分研究报告和教学播放列表的录音。个人帖子(主要与学术研究和教学活动有关)可以在 Anatole von Lilienfeld (@ProfvLilienfeld) / Twitter 上找到