從零走起,如何穩紮穩打入門物理學與量子力學(不可兼得的話,就從物理學開始)?
本人高中物理水平,好吧數學也是高中水平...大學期間涉獵了一些量子力學與宇宙學的科普類讀物,深感自己對物理學這門學科的理解實在過於片面,然而物理知識又過於碎片化又缺乏深度,所以在試圖認真理解某些物理理論時自身知識捉襟見肘,又苦於沒有系統的入門物理學的路線規劃,所以在此求教。 (科普類讀物就不必推薦了)
科普讀物以外入門書籍如果有推薦的話,還請註明推薦它的原因,謝謝~
這個。。科普書籍就不推薦了,那就推薦物理系專業教材好了。。
入門物理學,首先是普通物理課程,包括力學、熱學、電磁學、光學和原子物理學。
力學教會你最基本的牛頓力學及其世界觀,並掌握良好的微積分運算能力,可以準確找出併合理運用系統演化過程中的守恆量,了解狹義相對論的時空觀及狹義相對論動力學。
熱學教會你最基本的熱現象的解釋,並藉助牛頓的世界觀建立微觀圖像,初步學習分子運動力學及其應用(麥克斯韋分布律等),學會從宏觀角度描述複雜系統的方法,較為深入的理解熱力學三定律,著重第二定律,理解能量自發轉化的方向性。
電磁學教會你最基本的電磁現象的解釋和描述,使用牛頓力學的研究方法描述帶電粒子在電磁場中的運動,學習電磁場內在的運動規律,並初步學習電磁輻射及狹義相對論。
光學教會你最基本的光學現象,包括折射、反射、全反射等幾何光學規律。深入學習物理光學(波動光學)的實驗現象和理論描述,包括衍射、干涉等,初步學習光的標量波理論(基爾霍夫公式),重點學習矢量波理論(麥克斯韋方程組)。
原子物理學教會你最基本的近代物理學的研究成果,原子的半經典模型(玻爾模型),量子現象的半經典解釋(舊量子論),包括黑體輻射等,學習初步的量子力學知識,了解薛定諤方程及其簡單應用。
行了,普物學完,物理學就算入門了!
之後還要學習四大力學。但如果只是為了學習量子力學的話,可以扔掉電動力學部分,保留分析力學,統計力學和量子力學。三者在一定程度上有聯繫,都不能扔掉。
分析力學需要著重學習哈密頓體系的力學框架,學習哈密頓量的基本物理意義。
統計力學需要學習系綜統計理論,著重學習費米-狄拉克統計和玻色-愛因斯坦統計。
之後就為學習量子力學鋪平道路了。關於量子化的問題,從經典情形過渡到量子情形,依靠的就是哈密頓體系的形式類比,在之後量子力學關於態的概念,直接和熱學及統計力學聯繫在一起。
量子力學學完之後,可以進一步依據需要學習量子理論,比如量子統計力學,量子電動力學(QED),量子場論(QFT),量子色動力學(QCD)等等。我目前只學了量子統計,QED/QFT/QCD都還不會。。
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數學書的話,沒啥好推薦的,除了一本,《數學物理方法》。這本書非常非常地重要,重要到如果說如果物理學家只留一本數學書的話,那麼一定是這一本。吳崇試老師的書寫的挺不錯的,計算和理論均有所側重,即強調了複變函數和數理方程的計算技術,也深入講解了數理方程最核心的定理——斯圖母-劉維爾定理。不過覺得硬往裡塞了一段mathematica程序示例的章節顯得好累贅啊。。其他還有很多人都寫過數學物理方法這本書,就不列舉了。。
各種微積分教材都差不多隨便拿一本入門就好了。實際上,物理系的同學都是靠力學課程進行微積分入門的。至於場論(多元微積分),則是靠電動力學。。
線性代數也是和微積分並列的基礎數學課程。這門課可能比微積分更重要,因為它講的書數學結構,而不是計算方法。在理解了線性空間的數學結構之後,對於進一步學習微積分和數理方程都有很大幫助,對於抽象理解和描述物理概念也幫助巨大。可以說是量子力學的核心課程。
PS:儘管很多人覺得量子力學就是解(定態)薛定諤方程,對微積分的要求一定很高。實際上,量子力學是現代物理學中最為抽象的一門,對於代數結構的理解上的要求,遠高於計算上的需求。實際上,在量子力學的學習中,並不會遇到什麼難於計算的習題和例子(教材就是這麼棒棒噠~),一旦不會算,一定是理解出現了問題。一定要回頭想想數學結構,算符和態矢都是怎麼在希爾伯特空間中用一組基表述的。總之,線性代數遠比微積分重要,對於物理學家來說。對於工程師,可能則是反過來。
大方向:
參考各個學校物理專業的培養方案/教學大綱比如這個
來源:中國科學技術大學物理系
建立科普水平的學科體系: 先看教材目錄,然後百度百科or維基百科其中的詞條,不懂的再啃啃書或者請物理系的人講。
教材可以按照前面各位的答案選用。
正兒八經的物理系學生有160個學分(20*160課時左右,所需時間則在課時基礎上乘以2)的課,刨掉雜七雜八的英語課,政治歷史課,文科選修課,再寬鬆點,拋掉高年級專業課和畢業論文,大概也還需要100學分左右。那就是4000小時的學習時間。
還得找個人答疑。
考慮要不要「扎紮實實」的話,題主可以參考一下上面的時間投入。
另:量子力學不算物理學么?樓上說的很對,真的沒必要學。 找個物理系的給你科普就夠了
我的建議就是:不要學,對你沒什麼意義。(嚴肅臉)
一定要先學數學,從微積分,線性代數,到複變函數,數理方程,不然看再多物理書籍也只是科普。
大家都答得不錯,只不過有些過為專業,同為高中生我就講個具體基礎的吧。
簡單來說首先先學微積分,從AP級別的開始學個人認為james stewart calculus講的比較仔細,比較容易上手。雖說沒有中文版,網上的pdf也挺多的,其他的微積分教材也無所謂。只要學完重積分基本達到你的需要了。
然後就是基礎的AP級別物理書 university physics同樣是詳細的讓人吐血,從基礎的向量數學概念,基礎的力學,熱力學,電磁學,光學,量子力學,狹義相對論一直講到極為基礎的粒子物理。全部都是最為基礎的版本,而且例題極多容易理解。一樣是網上一堆pdf和solution manual
我想看完這本物理教材基本題主您應該基本達到理解基礎物理的大框架的目的,繼續學習或者放棄就全取決您自己的判斷了。《西爾斯當代大學物理(英文版原書12版)(套裝共2冊)》 休 D.楊(Hugh D.Young), 羅傑 A.弗里德曼(Roger A.Freedman)【摘要 書評 試讀】圖書繼續的話,基本按照 @qfzklm的答案就可以了,edX - online courses and classes from the worlds best,Coursera.org, MIT OpenCourseWare 等mooc都是尋找學習材料的好地方。
想轉行的話,書單和學習計劃我認為你還是聽這位諾貝爾物理獎得主的網站比較靠譜:How to become a GOOD Theoretical Physicist
ps。 @梁瑞鑫費曼物理學講義對初學者有些太簡潔了不是嗎?還有什麼是數學這本書過於糾結數學美和細節,完完全全不適合入門。。。詳情可參考應用物理系學生課程來買教材
微積分,力學,電磁學,熱學,數學物理方法,電動力學,光學,理論力學,原子物理,量子力學,先看完吧!
建議看看科普書就行了,不要費勁去系統自學這個理論體系了
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