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北冥隐者的物理自学经验分享

2022-12-07 12:38 作者:北冥隐者  | 我要投稿

本篇专栏是本科及以上的各类物理学学科的学习教材与课程以及顺序安排或者所需基础的经验分享,以我个人已经或者将要学习的一些课程为主,针对的也是想要达到物理专业的要求和水平的朋友(不过实际上其他非物理专业本科或者是物理专业选修的一些杂七杂八的课程我有可能以后学了也会加进来,所以其实谁想自学相关的内容都可以看这个的)

 

虽然可能没多少能看到这篇文章的人,但我还是把该说的都说清楚吧。

 

首先也是比较重要的一点是:我自己的这些经验分享给各位,各位做参考就行了,不少内容我也是自己查的资料以及借鉴的别人的分享,然后去学习之后根据我学习后的反馈总结出来的,比较符合我的情况但也只能代表我的见识,不过后面随着我自己学习程度的加深,也每隔一段时间都会回来更新这个,尽量能多覆盖一些教材和课程,然后把相关教材和课程的特点也尽量都做一个总结,方便各位的挑选。

 

第二点也是我写这篇专栏的原因:学物理的时候真的应该找经典课程(我推荐到的课程后面都会更新传送门的)和经典教材,教材好坏真的非常重要,好的老师和教材是真的能带着你一点点建立属于自己的物理图景的,并且在这个过程中真的能体会到物理学的美,如果时间充足的话,建议可以考虑同时参考多个教科书,因为同一个知识的讲述角度和思路,不同的教科书也可能是不一样的,参考多个教科书可以让你对同一个东西的理解更深入。而如果遇到了很拉跨的教材或者老师,很有可能不仅你自己学不到位,还有可能给你带到沟里去(不过一般来讲能当大学老师的在物理图景的理解上不会有什么问题,不过很多人不适合当老师因为压根不会把自己脑中的东西清楚的表述出来)。

 

第三点是我建议各位在开始学习新东西之前需要做的一些准备:一开始学习前也要花很多时间去了解为什么要学,需要学什么,学习目的是什么,需要学到什么程度.......之类的关于学习本身的很多问题,然后花很长时间和精力去找教材和课程,并安排自己的学习顺序,学习内容,学习方法。当然我现在也在学,所以多的也说不了什么,但确实因为一开始花了大量的精力去查找比对各种教材和课程,明确不同课程之间的学习顺序,知识的继承关系,以及合适的学习方法,所以我在学习的时候感觉挺明确的,很少有迷茫的时候。

 

——————————————接下来是正文————————————————

 

整体的学习顺序,我个人是高数,力,电,热,线性代数,理论力学,数学物理方法,电动力学,原子物理学(近代物理),量子力学,光学,统计力学(热力学与统计物理)。

 

数学基础需要微积分,线性代数,数理方法,如过要专门啃热力学和统计力学的话还需要一些概述率统计,电动力学需要一些矢量分析,理论力学需要一点点泛函分析的知识(就变分)不过实际上,每本物理书都会把需要的数学内容专门做成附录的,时间不够只啃附录也行[doge]

 

但也别把数学当重点,数学只是一个符号系统去描述物理概念,但最重要的是数学背后蕴含的物理内涵。就像是我说的这段话,文字只是信息载体,真正重要的是我想用这段文字表达的我的一些观点和看法。

 

微积分首推《普林斯顿微积分》,很适合拿来当工具书查阅,也适合自学,因为讲的非常的详细,非常的清晰,这也是我喜欢一些国外教材的一个重要原因,不过普林斯顿微积分只有极限,一元函数微积分简单的常微分方程解级数缺少了多元函数微积分和矢量分析的内容如果不介意的话可以在用的时候现场去查找和学习,但如果要提前学的话,推荐复旦高数或者同济高数都接受不来的话有一个视频课程强推(未完结)【允文君一条龙】微积分(理工实用版) 不需要教材也能跟,讲的非常详细,缺点是太详细了,太长了,你需要看你有没有足够的耐心去看内容也很多,基本上所有普物需要用到的数学内容看这个就够了。

 

线性代数的话,我用的是MIT的Gillbert strange的《Introduction to linear algebra》,Lee W.Johnson的《线性代数引论》有汉化以及国防科技大学的谢政老师的《线性代数》这几本都讲了不少应用,第一本外文教材不是很注重定理证明,但是对于各种数学概念的阐述和理解很透彻,非常适合工科学生或者对线性代数要求不高的人使用,谢政这本比较注重各种定理的证明与讲述,乱七八糟一大堆定理,全是证明,每一章的补充还讲了数学史引论那本介于两者中间,不过我个人喜欢引论那本因为讲的详细而且有汉化(欸嘿),然后配上课程就是麻省理工学院 - MIT - 线性代数(我愿称之为线性代数教程天花板) 非常经典。不过要注意的是,后面两本教材和这个课程的讲述思路不太一样,建议用的时候花一些时间去思考如何安排每个知识点的引入,以及知识点之间的逻辑关系。(当然我上面推荐的那本《Introduction to linear algebra》的作者Gilbert就是这门课的讲师,用的就是他自己编的教材,思路一样,放心用。另外我看网上有很多推荐《linear algebra done right》这本教材的,但是说实话,我觉得这本是数学专业的教材,不是物理专业的()数学基础不够非常不建议用这本,难度确实较高,作者自己都在开头说建议第二遍学习的学生用这本教材,每一页看的时间少于一个小时说明你看的不够仔细(我只能说离谱)

 

力学的教材很推荐舒幼生老师的《力学》和赵凯华老师的《新概念物理教程-力学》,我自己是这两本对比着学习的,不过舒幼生老师的教材难度高了一些,但能啃下来的话后面上理论力学会接受的快得多。b站上的课程就是田光善老师和舒幼生老师的课(舒老师上课总是喜欢讲一些竞赛题,我脑子跟不上[笑哭][笑哭])田光善教授主讲 北京大学物理四大神兽之一 舒幼生教授的力学 当代国内最好的力学课程     北京大学舒幼生老师的力学课程,1080p高清修复版

 

电磁学非常推荐赵凯华老师的《新概念物理教程-电磁学》,我自己用着感觉很多概念讲的很清晰,就是多了一些超纲内容(电动力学的东西)其他的我就不怎么了解了(不过确实听说梁灿彬老师和郑永令老师的也不错)(这块儿课程首推陈秉乾老师,讲的非常非常的好,对物理概念,和物理发展的各种内在联系,逻辑关系讲的很透彻,如果不打算学的深入的话,mit的walter lewin教授的也非常不错,很适合工科学生,或者想浅学一下电磁学的学生)电磁学 陈秉乾 1080p高清修复

 

热学我用的是秦允豪的《热学》,很适合自学。我和一些物理专业的同学交流过,他们也都非常推荐,另外,我从来没见过像秦老师的书这样贴近现实生活的教材,他里面有大量的和我们现实生活相关的例子,或者我们平时经常听到的一些有意思的科学概念。推荐课程就是兰大高崇伊老师的课,课本跟他不一样也行高老师的课本用的是他自己编的,秦允豪的那本整体的逻辑安排和高老师的课程不会差太多,但高老师用的教材我没看过,也不知道讲的如何。但高老师真的讲的很好,有些抽象的地方他会反复讲好几遍,甚至换着法子讲,可以在自学的时候遇到不懂得去看他的课,多听几遍就懂了,而且老先生虽然年纪大了,但上课的时候很有激情。(其他的,我也不知道了,不过避一下雷就是赵凯华老师的新概念,其实整体讲的还可以,但是赵老师的书下放了太多统计力学的内容了,真的不适合热学初学)【热学】兰州大学 高崇伊 李椿版

 

原子物理学就是杨福家的,大概看了看,确实很不错(还没开始学原子物理,诶嘿)不过听说还有本陈宏芳的也不错,但我没看过[原神_欸嘿],同样踩坑是赵凯华先生的量子物理,下放太多四大力学的内容了。

 

理论力学,虽然有些up不太推荐周衍柏先生的书,因为分析力学的内容相对少了,不过我个人是比较推荐的,因为大部分人普物力学可能达不到那个水平,周衍柏先生的书很适合力学学的一般的人对接理论力学用,因为前面有大部分的内容是在讲普物力学(牛顿力学)但确实后面分析力学内容少了,不过学的到位对于后面三大力学的学习是足够的,如果觉得有欠缺可以像我一样梁昆淼和周衍柏一起用,课程就是哈工大任延宇老师的,讲的非常清晰而且详细。(避雷!!!朗道力学,这玩意儿绝对不是初学者用的,讲述思路根本不适合初学者,对数学要求相对高一些(还需要一些数学分析和泛函的知识)而且他一开头省略了很多他认为是基础,但实际上初学者根本就没接触过的知识。当然如果第二遍学或者对自己物理数学基础有信心可以用朗道)理论力学(物理类) 主讲:哈尔滨工业大学物理学院 任延宇

 

数学物理方法,我是很推荐顾樵先生的《数学物理方法》,而且挺适合跟他的量子力学一起用着学,数学物理方程的内容讲的非常的详细,每个板块的例子也特别的多,我感觉很适合物理系本科生,但前面缺少了复变函数的内容,也没有习题,我是拿来当工具书查阅了,另外就是梁昆淼先生以及吴崇试先生的教材,讲的也可以不过相比之下我觉得后两位的教材更像是数学课本了,不够物理(b站上的课程就是周国全或者姚端正这两位老师的)(周国全老师的我看过一些,确实讲的很清晰,但湖北口音很上头,酌情食用,欸嘿)【数学】数学物理方法 武汉大学 周国全主讲(纯板书)

 

矢量分析,我个人目前矢量分析只看了一本教材和一个网课,两个都非常适合衔接电动力学,教材是谢树艺的《工程数学-矢量分析与场论》,看的课程是物理系的允文君这个up的—矢量分析(进阶版),难度不高,不过需要有线性代数和高数的基础,另外,允文君的课程会讲一点张量分析的内容,后面直接衔接张量分析的课程也是可以的。矢量分析(进阶版)


其他的我还没学,所以现在也没什么能给的建议,只能把我自己的安排分享出来了,后面括号里的是网上查阅的时候我自己总结浓缩的一些人的建议。

 

光学,是赵凯华新概念

 

电动力学用格里菲斯或者jackson,(前者比较简单适合自学,后者上手难一些)

 

量子力学(只为了考研的话,周世勋老师的足够了,学完之后配一本陈鄂生的小黄书刷题,妥妥的,数学好的试试曾谨言先生的,但说实话大部分人都不觉得曾先生的量子力学是一本合格的教材(当然针对的主要是上册,下册作为高等量子力学的教材是非常不错的),说是一本字典还差不多,最合适初学的还是格里菲斯,还有本sakurai(樱井纯)的《Modern quantum Mechanics》(现代量子力学)可以作为物理图景的补充)

 

统计力学,林宗涵或者王志诚

 

——————————以下是详细版各个科目的知识承接的讲解—————————————

1,高数上(一元函数微积分,泰勒展开,矢量的微积分,常微分方程)之后承接力学非常自然,因为力学就要用到很多的一元函数微积分的知识,另外解题需要会解微分方程。

2,力学,主要就是分为几个部分:运动学,动力学,刚体力学,流体力学,振动和波,以及可以不用管的狭义相对论,需要用到一元函数微积分,有时公式的推导可能需要用到泰勒展开和常微分方程的解。

3,高数下,多元函数微积分,重积分,曲线积分,曲面积分,gauss公式,stokes公式(通量环量梯度散度旋度)直接承接电磁学

4,电磁学,主要是静电场,恒磁场,电磁感应,电磁介质,电路,麦克斯韦电磁理论。需要用到高数下的大部分内容。

(ps:以下几个并列)

A:线性代数,线性方程组与矩阵,行列式,矩阵特征值,线性空间

B:概率论,我个人概率论并没有细致的学习,只学了第一二三章,所以不做说明了。

C:热学,只会用到一点点的概率论的东西,看附录就够了,把重点放在分子动理学的平衡态理论,非平衡态可以不用看(感兴趣另说)统计与相变的内容也是了解即可,重点在于理想气体状态方程,能均分定理,热力学三定律。

D:理论力学,如果按照正常的思路入门理论力学的话,现在这个时候就可以看理论力学了,但是没办法很深入,因为毕竟数学水平还是不足,但只是为了为后续量子力学的学习铺垫的话,用一本周衍柏或者陈世明的教材,关注后面分析力学部分足够了,不过刚体力学和转动坐标系不能跳过,如果用梁昆淼的话,乖乖一章一章往后学了。

之前看了一个up的讲述收获良多给物理系学生的五个建议,其中有句话让我感触很深,“成为你自己的的老师”也就是说,无论用了什么教材,听了什么老师的课,无论这些教材,老师水平如何高,你如何的喜欢,最后都应该要真正把他们讲述的那些东西内化为自己的东西,去成为你自己的老师。最后,引用希尔伯特的一句话“we must know,we will know.”

 

谢谢各位的阅读。


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