计算化学公社

标题: [转载]盘点一些的理论化学书籍与给初学者的建议 [打印本页]

作者
Author: jiangning198511 时间: 2014-10-31 19:31
标题: [转载]盘点一些的理论化学书籍与给初学者的建议
这里所说的理论化学，可以认为是量子化学，计算化学，计算机化学，计算生物学等的统称。理论化学的特点是交叉性极强，很多学校在本科甚至研究生阶段并没有开设针对性强的基础课，因此在入门阶段需要大量的自学过程才能进入科研。得益于网络的发展，自学除了通过书籍外，还可以通过网络来学习，比如网上下载的课件，论坛里零散的经验帖子等。在我看来，后者可以作为临时应急之用，但是绝对不可能打下牢固的基础。要想深刻的掌握一门这门科，必须发扬不避斧钺的精神，勇敢的啃下至少一两本几百页厚的专业书籍，才能在科研中自如的应用理论化学解决实际问题。但是理论化学的书籍浩如烟海，初学者常常一头雾水，经常会走很多的弯路(比如我当年)，不知该读哪一本好。今天就就我读过的几本书做一个小点评，将每本的优点缺点，所需基础，适用人群等等总结一下，希望新手们能够少走弯路：）

本文介绍的都是适合自学，教学的书，而不是科研著作。由于书籍很多，我将四大类分类介绍。另外，有些书实际上我不喜欢，但知名度太高，不得不提及，这个因人而定，可以去看看，也许那本书适合你。另外，可能有人会问，为什么所有的推荐指数都那么高，动不动就三颗五颗星的。原因很简单，不值得推荐的一颗星的那种书，我根本就不写～

本文中提到的大部分书都可以在思想家公社的公共邮箱中找到。

一般计算化学入门
1 Molecular Modelling: Principles and Applications，by Leach
推荐指数：★★★☆☆
数学要求：★☆☆☆☆
适用人群：所有理论化学，完全初学者
优点：这本书为从未搞过理论的人提供了一个非常好的入门平台，涉及到了几乎计算化学所有的内容：量子化学，分子动力学，蒙特卡洛，蛋白质建模，构象搜索，药物设计，分子对接等等，让你了解理论化学都能干什么，用什么方法干，至少能够了解很多技术的名词，从而在今后自己的工作中根据需要深入发展自己的方向。主要以应用实例为主，配以少量代表性公式。
缺点：每一个方向都是浅尝辄止，比如，读完本书的量子化学部分后，除了知道一些术语以外几乎不可能真正去搞量化～
数学：不会数学似乎也没关系~

2 结构化学 by 徐光宪，王祥云
推荐指数：★★★★★
数学要求：★★☆☆☆
适用人群：所有学化学的
优点：实际上我认为所有学化学的人都应该读读这本书！这本书非常适合于教学，让学习实验化学的人第一次从原子层次，量子物理的角度理解化学。除了的基本的有机无机化学外，所有的涉及的物理知识等都包含在书内。学完后会对以前学习的一些有机无机化学产生醍醐灌顶的感觉。而且，书中涉及到的某些计算都是在当时极其艰苦的情况下自己计算完成的，这份诚意就足以让人敬佩。书中配有习题，值得研究。
缺点：基本没有吧～
数学：本科微积分及最简单的线性代数，但需要熟练。

3 结构化学 by 周公度段联运
就是不喜欢......

4 Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models by Cramer
就是不喜欢......

量子化学
5 Quantum chemistry by Levine
推荐指数：★★★☆☆
数学要求：★★★☆☆
适用人群：量子化学，入门
优点：经典，老牌的量子化学入门教材。中规中矩，从量子力学基础开始讲起，一直到最后从头算方法的基础。对于从没有量子化学，数学操作经验的人来说，这本书可以带着你逐步熟悉量子力学与数学推导的思路与方法，可以为正式从事量化研究打下基础。
缺点：实际上本书更有点像量子力学和数学的入门练习书，真正量子化学的精髓：变分法，矩阵力学，多体理论仅在最后出现一点就结束了～
数学：微积分，线性代数，简单的微分方程，需要非常熟练。

6 Computational Organic Chemistry by Merbach
推荐指数：★★★★★
数学要求：☆☆☆☆☆
适用人群：量子化学，应用
优点：难得一见的量子化学应用于有机化学的书。书中从实际有机化学问题的角度，而不是从量子化学方法的角度展开问题，明确的阐述了如何将量子化学应用解决实际的有机化学问题，包括方法的选择，建模的思想，计算结果的解释与有机化学知识的结合。从开阔思路的角度看，无论是有机化学家还是量子化学家都应该好好读读。并且，作者的博客也是个非常好的东西～本书中所有的实例都取自文献，非常适合实际科研使用。
缺点：没啥明显缺点
数学：无！

7 Molecular Quantum mechenics by Aktins
推荐指数：★★★★★
数学要求：★★★☆☆
适用人群：量子化学，高级入门
优点：Aktins的名字就是好书的代名词！本书从最开始的量子力学基础，到群论，HF理论，多体理论，散射理论，光谱的都深入浅出，从最通俗的解释到详细的数学推导都有涉及，配的详细的习题可以让你更牢固的掌握。特别推荐的是书中的分子与电场磁场相互作用的部分，能用化学家能了解的语言将复杂的电动力学，卢瑟福旋光理论，Lorentz－Lorent公式，Curie定律等讲的简洁而不失深度，在教材中实属罕见。书中详细的Further reading也是一大瑰宝。
缺点：没有：）
数学：微积分，线性代数，简单的微分方程，需要非常熟练。但是书中用的到的数学都解释的很下详细，所以也不用担心。

8 Quantum chemistry by Szabo
推荐指数：★★★★★
数学要求：★★★★☆
适用人群：量子化学，中级水平
优点：本书将带你走进量子化学（而不是量子力学）的大门。本书对量子化学的理论，自旋本征函数，HF，CI，微扰论，传播子等每一步骤给了详尽的推导，并且书中的符号体系(<|>,[|],phi)对于理解现代量子化学文献依然有帮助，非常适合将来想从事理论研究的人使用。书中的习题对于读者水平质的提升非常重要，一定要做。并且书中附有程序，可以作为参考。
缺点：某些东西，如CI和CEPA的部分言论，已经过时了。
数学：微积分，线性代数，微分方程，需要运用自如

9 量子力学（卷I） by 曾谨言
推荐指数：★★★★☆
数学要求：★★★★★
适用人群：量子化学，中高级水平
优点：如果要继续深造，野路子的出身的量子力学恐怕不够用了，必须正经的学学量子力学了。这本自然是经典，跟随作者一路用数学推导到最后，可以大大提升化学出身的人的物理和数学水平：算符代数，简单体系的精确解，复杂体系的近似解，矩阵力学，以及物理思想都是将来熟练推导量子化学理论的保证。
缺点：对于化学系甚至物理系出身的人来说，这书都可能相当难。
数学：数学分析（高数升级版），线性代数，微分方程，简单的复变函数，泛函分析，数值分析，需要运用自如

10 Molecular Electronic Structure Theory by Helgaker， Jogenson，Olsen
推荐指数：★★★★★
数学要求：★★★★★
适用人群：量子化学，高级水平
优点：这是由三位实际开发过量子化学软件的理论化学界的顶级专家花了数年间的铸成的经典！这本书的优点和缺点都很明显。优点：涉及面广，所有现代的量子化学方法，除了DFT外，HF，MP，CC，CI，MCSCF，CASPT2，基组的开发拟合，分子积分计算，二次量子化公式公式，自旋本征函数等等都以详尽而统一的方式进行了讲解，并且包含了一般文献中秘而不宣的材料；含有很多高水平的习题，以及详细的答案。可以这么说：读完这本后， Gaussian，Gamess， Molpro， Orca等在你面前再无秘密可言，并且，所有的现代的量子化学文献都能看得懂！
缺点：这书的起点水平要求太高了，我看来至少要读完上述的5，7，8，9，才能看这本书～
数学：数学分析（高数升级版），高等代数学（线性代数升级版）。还涉及零零散散的数值分析，泛函分析，实变函数，优化理论，计算机编程之类。

11 An Introduction to relativistic quantum chemistry by Dyall and Faegry
推荐指数：★★★☆☆
数学要求：★★★☆☆
适用人群：量子化学，高级水平
优点：用了非常通俗的语言介绍了相对论量子化学这一貌似高大上的领域，从狭义相对论开始，标准四分量方法，到各种近似：DKH变换，矩阵近似，小分量近似，赝势理论等全部涉及。读完后基本就能看懂各种涉及相对论的文献，以及正确使用Gaussian，ADF等软件中的相对论方法。
缺点：这书中规中矩，没啥特色
数学：微积分，线性代数，需要运用自如

12 Relativistic Quantum Theory of Atoms and Molecules by Grant
这书的数学要求我可以给10颗星★★★★★★★★★★，然后，就没有然后了

13 Ideas of quantum chemistry by Piela
推荐指数：★★★★★
数学要求：★★☆☆☆
适用人群：一般化学
优点：这是一本读起来很享受的书，每一张开头介绍很多科学史，然后图文并茂的讲解各种量子化学知识，特别难得的是Born－Oppenheimer近似在书中讲解的很是详细。我不推荐初学者读，因为虽然本书的公式很简单，涉及到的思想却非常深刻，初学者可能只顾着看书中的图，读书中的笑话，而忘了自己在干什么～
缺点：有时候可能会让初学者找不到北～
数学：微积分，线性代数，熟练即可

14 量子化学 by 徐光宪黎乐民王德民
这是本争议极大的书。这本书的写作态度是百分百真诚的，从其中的篇幅和推导程度就可以看出。但是我不建议初学者读这本书，当然，某些内容过时了，但这不是最重要的原因，最重要的原因是，书中很多内容沉迷于冗长的数学推导，而忘记了自己这本书是一本化学书！或者说，主次不明，本末倒置。最简单的例子，本书下册中“置换群”一章，用了几十页篇幅讲解了Sylvester公式，置换群特征标的推导，等等，让人晕头转向，等到最后，至少也应该提一提CI中的GUGA理论吧，可是一句天雷滚滚的“至于置换群在物理，化学中的应用，限于篇幅，本书就不介绍了”，让人感觉这书应该叫<群论>而不是XX化学。全书都有这样的问题。须知即使是12那样数学用到疯狂的书，也给出了大量重金属原子分子的计算实例。一家之言，请勿见怪！徐老爷子的结构化学我还是很推崇的。

分子模拟
15 Statistical Mechanics Theory and Molecular Simulation by Tuckerman
推荐指数：★★★★★
数学要求：★★★☆☆
适用人群：分子模拟，中高级
优点：个人很喜欢这本书！本书将让读者彻底了解分子模拟的各种底层原理，从Hamiltonian力学，到各种系综的统计力学，自由能计算，Feymann路径积分，相变理论，以及某些比较高深的非欧几何的系综理论都以化学系读得懂的形式讲的非常深刻。书中有大量习题，甚至包括编程的习题，很多实际的分子动力学软件的名词都可以在这里找到物理的解释和数学的推导。借用上面一句话：读完这本后， Amber，Gromacs，NAMD等在你面前再无秘密可言！
缺点：没有～
数学：微积分，线性代数，微分方程，需要非常熟练

16 Chemical Dynamics in Condensed Phase by Nitzan
推荐指数：★★★★☆
数学要求：★★★☆☆
适用人群：量子化学与分子模拟，高级
优点：这本书将散落在一般文献中的凝聚相动力学的东西收集起来，成为了一份非常的宝贵的材料。内容广泛：固体物理，光谱，统计力学，随机过程，弛豫，量子动力学等等。对于开阔眼界非常有益。书中涉及的数学物理知识都总结在part I中，因此没有起点的问题。
缺点：个别内容还是难度太高
数学：微积分，线性代数，微分方程，复变函数，需要非常熟练

其他
17 Eletronic Strucutre by Martin
第一性原理入门书，但是我对这方向没兴趣，没有怎么读过

18 Reviews in Computational Chemistry
推荐指数：★★★★★
某些很偏不足以单独成书的内容，例如组合数学在化学中的应用，分子对接评价函数，光谱计算等等，都可以在这套的宝贵的Reviews中找到适合自学的答案！不过太早的，比如2000年以前的，也就不必读了。

也就这些了吧，适合所有人读的，过于专业的就不介绍了～
原帖地址：http://emuch.net/bbs/viewthread.php?tid=8061842&fpage=2
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非常不错的书评！

作者
Author: chiweijie 时间: 2014-10-31 20:01
好帖子，对于选教材比较迷茫的人来说有指导意义。

作者
Author: chiweijie 时间: 2014-10-31 20:03
2 结构化学 by 徐光宪，王祥云
这本书似乎不叫【结构化学】，应该是【物质结构】吧

作者
Author: Shannon 时间: 2014-10-31 21:55
非常好的书评，目前在怂恿老板把8号和10号买了。自己买了levine的入门书第7版。Levine的那本书和图书馆里的老版本（1970年的……）相比，加了三分之一的新东西，难度提高了很多。

作者
Author: sobereva 时间: 2014-10-31 21:56
有几处小笔误，
比如Merbach应该是Bachrach，Quantum chemistry by Szabo应该是Modern Quantum chemistry

作者
Author: sobereva 时间: 2014-10-31 22:03
以后会专门写一个最适合初学者循序渐进提升水平的阅读书目的推荐列表。

作者
Author: 516518 时间: 2014-11-3 07:21
好贴，学习，谢谢

作者
Author: haizhiwuyu 时间: 2014-11-14 09:09

sobereva 发表于 2014-10-31 22:03
以后会专门写一个最适合初学者循序渐进提升水平的阅读书目的推荐列表。

好期待Sob写的书籍评述，真希望能早点看到

作者
Author: truemantwo 时间: 2014-11-14 09:46

sobereva 发表于 2014-10-31 22:03
以后会专门写一个最适合初学者循序渐进提升水平的阅读书目的推荐列表。

sobereva，我已经迫不及待啦，请您赶紧写呀。拜托拜托。

作者
Author: zhuhongkunky 时间: 2014-11-14 18:52

sobereva 发表于 2014-10-31 22:03
以后会专门写一个最适合初学者循序渐进提升水平的阅读书目的推荐列表。

期待这个帖子:lol

作者
Author: 3044305615 时间: 2014-12-26 09:45

sobereva 发表于 2014-10-31 22:03
以后会专门写一个最适合初学者循序渐进提升水平的阅读书目的推荐列表。

谢谢sob 期待中

作者
Author: a1318330651 时间: 2017-1-1 11:49
好帖，谢谢楼主用心分享

作者
Author: 1130240115 时间: 2017-1-1 13:38
谢谢分享

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