自學理論物理還要看什麼書?

裴紅義


理論物理學的自學書單

注:課程列表,按邏輯順序(並非所有內容都一定要按照此表列來進行,但此列表大概說明了這些不同課程之間的邏輯關係。)

一、這些是針對初學者的,某些專題是實際是作為整個課程來學習的。這些內容的大部分是物理理論的非常重要的組成,你沒有必要先要學習完全部內容才開始後續課程,但要記住要回來完成那些第一輪學習時漏掉的內容。

1.語言:英語是一個先決條件。如果你還沒有掌握它,下功夫學吧。你必須能夠讀、寫、說及理解英語(要做好的科研,英語是必需的工具),但不必要達到最好。所有出版物都是英語的。注意能夠用英語寫作的重要性。遲早,你將希望發表自己的結果,而人們必須能夠讀懂並理解你的內容。法語、德語、西班牙語和意大利語或許有用,但他們不是必須的。它們不是摩天大廈的地基,所以不必要擔心。

你的確需要希臘字母。希臘字母用得非常多。學會它們的名字,否則當你口頭表達時會把自己弄糊塗。現在開始點嚴肅的內容。不要抱怨這些東西看起來很多。諾貝爾獎不是靠吹灰之力就能獲得的,並且要記住,所有這些東西加起來至少需要我們學生五年的強化學習

2.基礎數學

數字、加法、減法、平方根等等。

自然數、整數、有理數、實數、複數。

集合論:開集,緊緻空間,拓撲。

3.代數方程

近似處理。 級數展開:泰勒級數。 解帶複數的方程。 三角函數,等等。

4.無窮小量

微分。基本函數的微分。 積分。基本函數的積分。 微分方程組。

線性方程組。 傅立葉(Fourier)變換。 複數的使用。 級數收斂。

5.複平面

柯西(Cauchy)定理和路徑積分。 Gamma 函數。 高斯(Gaussian)積分。 概率論。

6.偏微分方程

狄裡克雷(Dirichlet)和紐曼(Neumann)邊界條件。

二、

1.經典力學

靜力學(力,張量);流體力學。 牛頓定律。 行星的橢圓軌道。 多體系統。

最小作用量原理(Least Action Principle)。 哈密頓(Hamilton)方程。

拉格朗日量。 諧振子。 擺。 泊松(Poisson)括號。 波動方程。

液體和氣體。 粘滯性。 納維-斯托克斯(Navier-Stokes)方程。 粘滯力與摩擦力。

2.光學

折射和反射。 透鏡和鏡子。 望遠鏡和顯微鏡。 波傳導概論。 多普勒(Doppler)效應。

波疊加的惠更斯(Huijgen)原理。 波前(Wave fronts)。 焦散線(Caustics)。

3.統計力學和熱力學(僅僅需要一些非常基本的內容)

熱力學第一、第二和第三定律。 玻爾茲曼(Boltzmann)分佈。卡諾(Carnot)循環。 熵。 熱機。

相變。 熱力學模型。 伊辛(Ising)模型(推導到求解二維及以上)。 普朗克(Planck)輻射定律。

4.電子學

電路。 歐姆定律,電容,電感,使用複數計算它們的效應。 晶體管,二極管。

5.電磁學的麥克斯韋(Maxwell)理論

麥克斯韋定律(同質和異質)介質中的麥克斯韋定律。 邊界條件。

求解如下情況的方程:真空和單一介質(電磁波);腔中(波導);邊界處(折射和反射)

其中vector potential and gauge invariance 非常重要

電磁波的發射和吸收。光由於物體形成的散射。

6.計算物理

甚至最純粹的理論家也會對計算物理的某些方面感興趣。

7.量子力學(非相對論)

玻爾(Bohr)原子。 德布羅意(de Broglie)關係(能量-頻率,動量-波數)。

薛定鄂(Schrodinger)方程(包括電勢和磁場)。 艾倫菲斯特(Ehrenfest)定理。

箱中的單粒子。 氫原子,詳細的求解。 塞曼(Zeeman)效應。 斯塔克(Stark)效應。

量子諧振子。 算符:能量,動量,角動量,產生和湮滅算符。 算符間的對易規則。量子力學散射理論導論。 S矩陣。 放射性衰變。

8.原子和分子

化學鍵。 軌道。 原子和分子光譜。光的發射和吸收。量子選擇規則。 磁動量。

9.凝聚態物理

晶體。布拉格(Bragg)反射。 晶簇(Crystal groups)。 介電和抗磁常數。

布洛赫(Bloch)譜。 費米(Fermi)能級。 導體, 半導體和絕緣體。 比熱。

電子和空穴。 晶體管。 超導。 霍爾(Hall)效應。

10.原子核物理

同位素。放射性。 裂變與聚變。 Droplet model。 原子核量子數。

Magic nuclei 、Isospin、Yukawa theory

11.等離子體物理

磁流體動力學。 阿爾文(Alfvén)波。

12.高等數學

群論,及群的線性表示。 李(Lie)群論。 矢量和張量。

更多求解(偏)微分方程和積分方程的方法。極值原理和基於此原理的近似處理方法。 差分方程。 產生函數。 希爾伯特空間。泛函積分導論

13.狹義相對論

洛倫茲(Lorentz)變換。 洛倫茲收縮,時間膨脹。 E=mc^2 。

四維矢量和四維張量。 麥克斯韋方程的變換規則。 相對論多普勒效應。

14.高等量子力學

希爾伯特空間。 原子躍遷。 光的發射和吸收。 受激發射。 密度矩陣。 量子解釋。

貝爾(Bell)不等式。 相對論量子力學方向:狄拉克(Dirac)方程,精細結構。

電子和正電子。 超導的 BCS 理論。 量子霍爾效應。 高等散射理論。 色散理論。

微擾展開。 WKB近似,極值原理。 玻色-愛因斯坦凝聚。 超流體氦。

15.唯象理論

亞原子粒子(介、重、光、子,夸克)和宇宙射線;材料性質和化學;核的同位素;

相變;天體物理(行星系,恆星,星系,紅移,超新星);

宇宙學(宇宙模型,膨脹宇宙學說,微波背景輻射);探測技術。

16.廣義相對論

度規張量。 時空曲率。 愛因斯坦的引力方程。 施瓦茨查爾德(Schwarzschild)黑洞;

李斯奈爾-撓茨陶姆(Reissner-Nordstrom)黑洞。

近日點移動。 引力透鏡。 宇宙模型。 引力輻射。

17.量子場論

經典場論:標量場,狄拉克-旋量場,楊-密斯(Yang-Mills)矢量場。

相互作用,微擾展開。自發對稱破缺,戈德斯通(Goldstone)模式,希格斯(Higgs)機制。

18.粒子和場

福克(Fock)空間。 反粒子。 費曼(Feynman)規則。 重整化群。 漸近自由。

π介子和核的蓋爾曼-列維(Gell-Mann-Lévy)Σ模型。 圈圖。 麼正性,因果性和色散關係。

重整化(泡利-維拉斯,Pauli-Villars;維數重整化)。

量子規範理論:規範固定,法捷也夫-波波夫(Faddeev-Popov)行列式,

斯拉夫諾夫(Slavnov)恆等式,BRST對稱。

19.孤立子(Skyrmions)

磁單極和瞬子(instanton)。 夸克禁閉機制。 1/N 展開。 算符乘積展開。

貝塔-薩佩塔(Bethe-Salpeter)方程。 標準模型的建立。 P和CP破缺。 CPT定理。

自旋和統計關聯。 超對稱。

20.超弦理論


Eins田


如果自學物理,你一定有一定基礎了。建議買一套《費曼物理學講義》,這套數的水平大概屬於物理專業本科生基礎年級,再往深一步,看看 曾謹言的《量子力學》,以及 《數學物理方法》、《數學分析》、《線性代數》、《理論力學》等等本科生基礎課程。研究生層次建議看看《郎道十卷》,《微分幾何》、《群論與代數》、《量子場論》。我家裡就只留著這些書了,詳細可以上大學物理系看教學計劃。


科普博覽


(上帝擲骰子嗎)這本書是2006年01月01日遼寧教育出版社出版的圖書。

該書講述的是關於量子論的故事。量子論是一個極為奇妙的理論。

從物理角度來說,它在科學家中間引起了最為激烈的爭議和關注;從現實角度來說,它給我們的社會帶來了無與倫比的變化和進步;從科學史角度來說,也幾乎沒有哪段歷史比量子論的創立得到了更為徹底的研究。然而不可思議的是,它的基本觀點和假說至今沒有滲透到大眾的意識中去,這無疑又給它增添了一道神秘的光環。



星空探秘


首先要確定你自身已有知識是什麼程度,你是小白還是科班!其次要明白你想要學什麼物理,物理的分類很多的。最後,好好學數學吧,數學不好一切免談!


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