大學 物理學教科書的讀法?如何才能讀通、讀透?
量子力學 電磁學 統計力學 固態物理 理論力學
這類的大學教科書 它們裡面都有很多很多數學推導1..想請問 如果我不拿紙筆 跟著一步一步的推導的話請問大家都是用什麼方法 讀懂讀透的呢?2..如果非得要拿著紙筆 跟著書中的數學堆導跟著推 才能讀通讀透請問有什麼訣竅 可以讀快一點呢? 省去一些不必要的彎路呢?
沒有捷徑。
我大一學線性代數的時候,嘗試了好幾本教材,從頭開始一遍一遍地看,才把一些章節理解得比較滿意。學後幾章的時候,直接拿紙筆抄書,所有的定義、性質、定理、證明,一條一條地抄,反倒是最快的學習方法。
後來經歷了四大力學、高量廣相等等折騰煎熬之後,在大三學固體物理時,才逐漸發現有一些公式推導能夠做到看看就夠,沒必要推了。這時候是有了足夠的信心,已經足夠熟悉書上的那些公式推導細節。
對於每一門新的陌生的課程內容,從頭學習公式推導,反覆看書甚至抄書都是必經過程,直到你已經可以對這些公式直接進行思辨。試圖省掉這些過程,最多能使你在考試中混一個不高不低的分數,但一定不能真正學會。
學習要靠勇猛,而不是小聰明。
當然,你要自己判斷書上的公式哪些是重要的,哪些是不重要的。當初我學數學分析、線性代數、四大力學、廣義相對論等等這些難度極高的課程時,曾經就此問過我的一個教授,此人來自蘇聯。
她的答案很簡單——聽一小時的課,花一小時思考,再花兩小時找相關習題做。這樣算來基本上是一小時的課要搭配三小時的課外學習時間。 我當時還傻乎乎地問:那要是思考不明白,習題不會做呢? 她的答案簡單明了——抄書(抄的過程中不放過任何技術細節,一定要能夠獨立完成乃至補全省略的步驟①,如果章節過長可以畫思維導圖)。【①:對於一本優質的理科教科書而言,序言中應當已經寫明了先修知識,而習題所需的技術細節應當已在正文中很大程度上展示過了(較有挑戰性的題目應帶有提示)。這甚至可以作為一條標準反過來衡量教科書的質量。所以,如果你在仔細審讀了正文內容並確定先修知識已經充分掌握之後,仍有未加提示的習題不會做,請及時考慮問老師或者換書,不要再鑽牛角尖了。】
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當時我認為她是在打發我,但還是硬著頭皮照做了…… 結果那門課我輕鬆95…… 後來就開始偷懶…結果慘不忍睹… 直到最後廣相學不懂,搜到梁燦彬教授的視頻,看第一集開頭時就聽梁教授說,「對於平均水平的學生,聽課與複習+習題的比例是1:2;也就是聽一節課,課下要花一節課來思考,再花一節課做習題(不準確,但原話是這個意思)」。然後發現真相果然就是這樣…殘酷,但確是事實…
回想當年,我問那位蘇聯教授的問題原話是——
「咱這教科書這麼厚(斯皮瓦克的《微積分》,16開硬皮精裝,700+頁),有沒有啥辦法能work smart啊……」
簡直是「圖樣圖衫破,拿衣服走捷徑」的標準腳註……
而她的答案居然是正確的!
正確的~!……(答主吐血而亡)
做推導、做題肯定是必須的。但不同課也有不同的要求。
比如電動力學物理上相對簡單,主要就是算,多做幾道Jackson上的習題就行了。但同樣的方法搬到量子力學上就不行。量子力學有兩個大塊,一塊是原理,以Sakurai為代表,另一塊是計算和應用,以Landau為代表。這兩大塊都需要你動手推算才能學好,但你如果只看Landau,Sakurai上的原理是很難自然領悟出來的。
分析力學大致處於兩者之間。至於統計力學和固體物理,都是深不見底的大坑,想要學以致用,光讀一本書、上一門課是遠遠不夠的。但不積跬步無以至千里,「跬步」還是要靠紮實的計算和閱讀來積累。
如果說要有什麼技巧來避免「彎路」,那就是多讀不同的經典,多思考,多跟人討論。學術上沒有為國王準備的捷徑,但任何學習都躲不開「兼聽則明」的道理。第一次學習物理都會有不懂的情況,因為物理不僅僅是抽象,更是具象。具象一層,抽象一層,再具象一層,乃至再抽象一層。這期間需要反覆檢驗自己的理解能力。要求不可謂不高。看你學的是什麼課程。基礎課程的話,抽象適可而止,主要理解具象。解決具體問題,通過做題,問老師,和同學交流,自己總結,建立知識體系,建立不同角度,不同圖景,不同技巧之間的聯繫。從幾個基本假設出發,看自己能否自洽的推導或者理解出所有的性質結論和定理。從技巧上,看自己是否能夠無疏漏的解決遇到的所有習題,把所有別人的方法變成自己的直覺上就能想到的自然的方法,或者被自己直覺上能想到的自然的方法取代。如果不能,則迭代並且增量的修正自己的理解。切勿孤立不同知識點的理解,或者建立一個錯誤的框架,日後推翻就困難了。這些事,如果你足夠厲害,自己練習就夠了。否則最好讓老師或者學長指導你。對於比較難的物理,高級乃至研究生課程,要注意和基本物理的類比,注意和教授討論,注意看paper。把握住大圖像,再對細節分而治之。當然,基礎物理的學習方法這裡也適用。遇到新數學有可能需要你認真把數學學一次。不需要數學系的水平,但起碼需要做到信手拈來,達到立足抽象,理解具象的水準。
這一套反饋監控學習法對於其他學科也有效。總之我就是這樣搞掉浙大大部分水課的。我相信要是我去了清華,會在學習能力上更進一步,期待接近狗神的水準。
@苗艦艦說得是有道理的。
要明白學習的目的是什麼,是考試,還是做研究。
如果只是說推導公式的話,那你就照著書本上的思路,一邊理解,一邊演算,熟悉這個思路。反覆幾次。這樣有助於考試取得不錯的分數。
可如果都是推導公式的話,有時會迷失在繁複的數學中去。如果有了清晰的物理圖像,有些結論不用數學推導就可得到。數學推導是為了證實你的結論。所以建立物理圖像至關重要。建立物理圖像,對知識的深度和分析能力要求比較高。
所謂通透,包含了建立物理圖像的能力,以及弄明白這樣建立的物理圖像的合理性。
要把教科書都通透,你得明白,教科書上的每一個章節,都是歷經千錘百鍊的。而你學習的知識,是被後來證明是正確的。如果真想很通透,你有可能要知道關於以前關於這方面的研究,了解各種觀點,這種觀點是如何被證明是正確的,需要調研和思考,這是很花費時間和精力的。個人覺得本科的學習,對於練習題或者例題,比較合理的做法是,先根據題目(比如說一個量子力學的練習題),判斷自己能不能自行解決。利用已有的知識,先進行求解,遇到困難再分析,再對照參考答案比較。想把書本都通透,那是不可能的。
以上。對於第一個問題,很贊同上面很多人說的,學習物理公式推導要掌握是必要的。
主要想說一下第二個問題。第二個問題主要在於怎麼提高物理學習中看書的效率。從個人的經歷來看,很多情況下看書效率比較低往往因為你和寫書人的數學基礎不一樣,而寫書的人也沒打算寫一本給門外漢或者是剛入門的人看的教材,這樣導致很多情況下書上省去的是作者認為trivial的一些東西,而你卻要翻遍wiki及別的數學物理的教材才能弄明白的東西。這種情況下,看書的效率就會很低。
為了避免這樣的情況,選擇一本適合自己的教材比較重要(然而這並不容易)。
關於如何找到本學科裡面適合自己的教材- 一方面可以諮詢自己的專業課老師(他們這方面經歷比較豐富,畢竟過來人,比如我們群論老師就給我們推薦了一個關於群論書單,裡面介紹了每本書的大概情況:比如這本書是數學家寫的還是物理學家寫的,數學家寫的我們只需要看哪些部分就可以了,物理學家寫的哪些地方對群論的認識是比較有偏差的,等等)
- 另一方面可以多和一個課堂的人交流。這個想必大家都有這方面獲取資訊的經驗。
- 如果上面兩種方法拿到的書還是無法解決你心中的困惑,推導效率還是很低下,來知乎問問相關專業的大牛吧,很多問題底下,都有大牛推薦過一些比較好的教材,值得去參閱。
- 順帶說一下,怎麼能比較方便的獲取以上得到的書單的書:戰鬥民族的一個網站:Library Genesis ,基本上想要的物理教材輸入關鍵字都能搜索到,pdf或者djuv格式,看不了就用XXNet跨越這道牆用:XX-net/XX-Net · GitHub
先引用我之前說的一句話。想像力比知識更重要。這句話很多人都理解錯了。知識和想像力從來不矛盾。實際上,知識的獲得並不是記憶那些符號化的文字,正是運用想像力,我們才理解知識,獲得真正的知識,並且,創造新的知識。我認為,學物理最重要的是想像力,死推公式是沒有用的。比如哈密頓方程的第二個方程,我覺得很多人都不能真的理解。學物理一定要有一種所學即所見的執著,必須能在腦海中「眼睜睜」的看見清晰的物理圖像,才能算是真正理解了。當然,這只是說學習階段,到了研究階段,你就需要在你理解的最透徹的,物理圖像最清晰的地方進行鑽研了。如果對量子認識不清晰就去做經典,如果對場論不熟悉就去做單體。
不想跟著推導,那就多看,多看一本書,多選幾本書,並且在日常的學習中,聯繫之前看過那些似懂未懂的地方,感覺有些感覺了以後,按自己的理解把東西完整自己導出,再翻一本相關的書補充細節,這樣可以很好掌握一個知識點,然而其實並不高效。
我的感受是拿紙拿筆也讀不透。
很多式子里包含的物理圖像會看不懂或者很隨意地漏過。
很多教科書省略過程的,而我卻不知道它有省略過程…想要提高姿勢水平最吼的應該是上課注意聽講,和同學討論,博覽群書,刷習題。第一步,把書的目錄看的滾瓜爛熟,要知道整本書的框架是什麼,這一點非常重要!第二步,拿出紙和筆,跟著書本一步一步推下來,碰到不懂的多抄幾遍也是可以的。如果實在不想推導(或者計算過程十分繁雜瑣碎),只要自己心底里能認同推導的結果,跳過去,問題也不是很大。重點:不要怕計算,最重要的是要知道自己算的是什麼,想算出一個什麼結果,這個結果有什麼用
簡單說,捷徑就是抄書。如果不懂就抄第二遍。
然後個人愛好是(假裝)看懂以後再把一知半解的東西教給別人,這個過程也能鞏固。1.書的選擇。買本相對厚點的適合自己口味的大師著作,最好是landau、jackson、feymann這種比較經典的(翻譯版也行,但印刷質量一定要好)。厚書讀起來比薄書絕對快,因為厚書總會包含足夠多的信息,多到你不用靠所謂「悟性」。初讀國內的量子力學教材時(我們用的是周世勛的,當然我也參考過曾謹言的),覺得這個課沒什麼,公式也不多,沒啥。但是讀著讀著就發現自己之前理解的too naive了,然後重讀,還是同樣的體驗,然後懷疑自己悟性不夠。看了許多參考書之後,才發現我們的教材完全就是《十天掌握量子力學》這樣的內容設計。而且讀起來趣味性是幾乎沒有的。但是量子力學到了landau、feymann那裡,就完全變了樣(當然,每個人寫書都有他的風格,我覺得messia、landau的風格最適合我的思維習慣,dirac和heisenberg的就難理解些),你會被他們完全引導著完成最重要的思考。等你讀了十幾頁,會覺得「這麼簡單不可能是量子力學」,讀了幾十頁會覺得「困難一定快到了」,一直到讀完(當然,不要一口氣,要有思考的時間和參考其他書以及練習的時間),才發現其實困難也不是無窮大。
2.態度和戰略。現在已經淪為科研狗一隻,深深覺得以研究的心態讀書是效率最高的。不要從頭讀到尾看書,而應當有幾種方式:掃讀、為研究一個課題仔細且有專門思考地閱讀、為有所思考而認真閱讀且認真推導。如果靜下心來且有了目的性,那麼肯定會知道什麼才是重要的段落,什麼東西必須親自推導,也一定會反覆咀嚼關鍵部分。速度什麼的不重要,真正把一兩個問題弄透了,剩下的知識其實可以觸類旁通,甚至可以自己發現。
3.知道什麼樣的東西只需記住,什麼樣的要有什麼理解,什麼樣的更要有非常直覺的認識。4.和別人討論,最好是那些糾結和刨根問底的人。這世界上還沒幾個人敢說自己懂物理的,所以讀懂大學物理就更是句心比天高的大話,寫書的人都不是很懂看的人如何看懂?但是通過考試得高分就是另一件事了……
如果是非物理專業,大學物理僅僅是一門基礎課的話,「懂」的範圍就限定在「會用」就行了。所謂會用,就是按照教科書上所給的套式,形成解決問題的思維習慣,這種思維習慣就像牛頓第二定律一樣自然,能做到這一點就非常不錯了。
至於真正的「懂」,一本大學物理教科書是做不到的。首先,物理是一門實驗科學,很多推導都是建立在實驗結論的基礎上,紙上談兵談不了物理,很多東西獲得深刻的理解需要實驗。其次,大學物理不厚的一本書,卻介紹了物理學上幾乎所有的分支,絕大部分內容都是在直接擺結論,然後闡述這個結論應該怎麼理解,怎麼能夠指望這樣的書將物理學到很深的境界。
反正我記得大二時的大學物理我是完全無法理解的,但這並不妨礙我會用結論,會解釋一些問題(最重要的是拿高分= =)。我這樣的機械狗關鍵學好力學和機械原理就行了嘛~
寫完之後才發現回答完全不對題目,求摺疊。還虧人家題主在大學和物理之間加了一個空格。大一下的時候,大半個學期理論力學課上,我都在刷艦娘,結果期中考試成績一出來,幾乎嚇傻了。69分。因為上半學期內容還算是接近高中,所以還借了高中的老本。如果下半學期繼續這麼玩,多半是得掛科了。 考試結束,怒戒艦娘,可是上課已經聽不懂了。從那時候起,我就開始看書自學。
先看一遍書。因為本人反應比較慢,往往只是一知半解,有的時候根本跟不上書里的思路。所以我就記住大體的方向,以及比較關鍵步驟,巧妙的變換。
然後合上書本,拿出兩張紙,在第一張紙中間寫上章節名稱,一點一點往外回憶書里說的內容公式。在第二張紙上一步一步推一遍書里有推導過程的式子,遇到卡住的地方再翻書看一眼,繼續推導。最後翻目錄檢查遺漏。 最後去做題目,那時候也就是做了幾道書里的例題,記住概念。 如此之後,大體的架構,一般的方法,都沒什麼問題了。 Ps 高數我也是那麼學的,結果過了一年,同學都忘了微分方程解法的時候,我也忘了公式,但給我一張紙,我還是能推出公式。所有的懂其實只是思維熟悉後的習慣
編者都不是像學生一樣的菜鳥,是物理界的大牛,能省的編的時候早省了,盡量按你能理解透的順序編了。不過國內國外的講課方法還是有區別的,就拿線性代數來說吧,國內的老師先會給你定義出什麼叫矩陣,什麼叫矩陣的乘法,在一步步講向量之類的。而我在網易上看的國外公開課是開始給你講向量相乘,延伸到向量空間,再講矩陣。總之,國內的課很速成,但要是學生想理解透需要些悟性,而國外課更慢一些,領學生體會的過程比較多。但講的東西本質是一樣的。而且老師講課水平也有高低之分。
讀書,特別是教科書,大概是最沒有捷徑的幾件事之一了。有時候整句話,整段文章甚至整個章節讀了好多遍每個字都深深印在腦子裡了,都參不透這些公式和理論的意思。
但你想啊,有一天早上醒過來,或者是吃著午飯的時候,洗澡的時候上廁所的時候摳鼻孔的時候....突然一個知識點悟透了,然後一大長串知識都悟透了。
那種感覺真的會上癮的。
加油!建議讀英文原著。並非對國內大多數教材的貶低 可是現代物理,數學,化學這些全部都是近代發展自西方,說實話,大一曾經因為對英文的畏懼買了一本中文書看,是我在國內某211大學讀書的朋友上課用教材,第四版,我是it專業,學校用全球第十一版英文教材授課,中文版的書看了一小半後發現邏輯上有很多大大小小的問題,很多沒有必要的話夾雜讓本來簡單的東西變得晦澀難懂。當然,並非對譯者的批判,反而很欽佩他們的工作也認為他們做得足夠好了。只是,有些學術高的學者,或是有自己的理解或是語言表達能力不夠好而忽略了看這些教材的是學生,而一些英語足夠好的,可能沒有學術上的邏輯和知識只是一味的翻譯。
我覺得選一本好書,付出大量時間,還是能學懂的……重點是,現在的教材,質量極其之差!
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