題主是學數學的本科生。經常聽說很多優美的數學概念是從物理裏來的。但是每次試圖入門物理學,結果一上來就是都是各種各樣的公式、物理量、複雜的計算。感覺物理好像比數學更加的繁瑣???

而且我感覺我對計算和背公式興趣不大,大學基礎的物理學我學不進去,高級的物理學沒有基礎我又覺得看不懂。請問這種狀態該如何破解?有沒有學習物理學的好辦法?


謝邀。不過題主的描述很含糊,難以確定具體想表達什麼。

經常聽說很多優美的數學概念是從物理裏來的。

我暫且將這理解為題主對數學物理感興趣,例如鏡像對稱,拓撲量子場論,頂點運算元代數這樣的。那就不用去學基礎的物理了,基礎的物理裏也沒有這些概念,不同的目標有不同的學法。如果確實如此,不如去看寫給數學家的或者數學家寫的物理書。

不過這需要題主有足夠的數學基礎,至少應當熟悉Lie羣Lie代數的表示論,微分流形,代數拓撲這樣的。然後由於我不是學數學的,我不能確保以下建議是否合理,不過我是基於數學系同學的反饋來說的,他希望學習數學物理。

可以看這本書來入門:

他認為這本還是比較適合他的。但當我介紹其它的數學物理書的時候,他的反應就比較激烈:「這是什麼陰間的東西,我完全看不懂啊」。我看到一些我能接受的這方面的綜述,分享給他的時候,他似乎也不能接受:「怎麼一上來就提到可積系統,我看不下去了」。為什麼會是這樣的反應我就不清楚了……

如果題主不具備能看懂這些的數學基礎的話,那還是不要急著去了解「從物理裏來的優美的數學概念」了,先找本科普書看可能更合適,比如丘成桐的《大宇之形》。


大學物理還是可以看一下的,簡單瞭解一下牛頓定律,守恆量,電磁學裡的一些概念,麥克斯韋方程組這些基礎的東西。然後就可以開始看四大力學了。

可以參考一下Arnold的力學教材,Jackson的電動力學裡數學味據說很濃(我沒太看過)。一定不要錯過廣義相對論,我目前在聽的一套International Winter School of Geometry and Light前12講的微分流形我認為講的很好。在不做具體計算之前,物理方程建立過程中的數學演繹還是很漂亮的。

關於近似,很多學數學的忍受不了。但是物理學方程的美體現在簡潔和對稱,而簡潔美和對稱美給我的感覺是很震撼的。如果要我犧牲部分精確性來使得方程有這樣美好的性質,我覺得也不是不能接受。


忘記你學的所有數學的東西和習慣。

物理複雜就對了。週一課上教授拆薛定諤波動方程,拆到一半不想拆了,讓我們拆。那部分都是數學的計算,什麼物理知識都不需要。

教授:這些都是數學問題了,現在,我想讓學數學的同學上來給我們拆一下。

我們三個雙修了數學的人,相視一笑,一個都沒有舉手。

教授:那數學BA的也行啊。要還是不行,輔修也沒關係啊。

我們三個睜著bulingbuling的大眼睛 ,一臉良善地看著教授

教授:......

真的,那方程太麻煩了。作為一隻物理狗,我們要遵循世界的本質。教授解方程+我們看著是時間最短的路徑。

然後,今天課上我們三個都被「報復」了。

我被安排整理課堂筆記。沒辦法,是我導師,我跑不掉。更可恨的是,還有一個「傻子」在旁邊起鬨,說我十分渴望、迫不及待地想做這門差事了。

也不知道起的哪門子哄。雖然他沒有上數學,但他當時也沒上去解方程啊。明明就是報復我之前把整理筆記的活推給他。

物理因為還有一半在應用上面,很多東西會需要更直觀、實際

這個是我筆記其中計算的一部分

之前圖片不是很合適,這個是替換後的

是不是看到一堆式子感覺十分難受?特別想化簡或者用什麼符號替換?

不要想太多,這已經是化簡+替換之後的了。它最初可是薛定諤波動方程那個萬惡之源呢。而且後面還要繼續推兩頁。

雖然噁心,但是物理系待久了會發現這東西特直觀。畢竟能一眼就看出來畫出個圖像長什麼樣,表達了什麼樣的物理關係。十分感動。

物理也不是什麼時候都直觀的。我數學教授問我物理上面用什麼符號表示微分。我:我們有好幾個呢,您想問哪一個?

在物理上用什麼符號完全取決於教授。動能可以用KE、K、V來表示;I不僅表示電流,還表示接入口。天知道當一個教授用V表示動能用v表示速度的時候我是怎麼記完筆記的。

符號都是小問題了。在物理上面浪慣了,跑去數學系推導了兩項泰勒展開式就跑路。從此這成了我在數學系邁不過去的坎兒。

物理的式子在現實中都能找到對應的,要是沒找到那就是沒被證實。泰勒展開式一般來說到第三項就沒意義了,因為實在太小,現實生活中誰都不會管那麼點兒東西。

數學上面這麼做就是找死。

所以,要學物理,請忘掉所有數學帶來的習慣。

數學就像是在規劃去到一個地方的路線時在地圖上畫的線。但是,物理是讓人實實在在地走過去。路上有紅綠燈、有行人,沒有人在看高德地圖的時候跟著地圖走直線的。


不請自來,

從我的個人經驗來看,數學系出身的話,應該對於物理理論的形式不會陌生,但是有可能會卡在「物理意義」上。換句話說,就是搞不清楚為啥物理學家對於計算某些特定的量感興趣。解決這個問題有兩種辦法,一個是按物理系的本科課程安排去從頭去學一遍物理。

還有就是,如果學校開物理哲學或者物理史的話,可以去走捷徑,快速梳理一下概念。這方面推薦彭羅斯爵爺的《通往實在之路》以及我的物理哲學老師寫的課本《20世紀場論的概念發展》(這本書好像快出第二版了)。然後再去看高級一點的物理書。(計算部分實在不行可以用Mathematica的步驟拆分來驗證推導的正確性)


物理學在數學上的特點就是計算,對計算要求很高,這可能不是學數學同學感興趣的。而我自己感覺,現在許多物理學的教材都是按照「在計算中引出問題和展開講述」這個思路來的,最後才一般性地總結(或者到最後纔可能撥開雲霧見光明)。比如格里菲斯是《量子力學概論》第一章給出波函數概念後,第二章瘋狂求解薛定諤方程,到了第三章再總結,開始學的時候給人一點點「量子力學就是解方程」的感覺,但到後面就能有體系結構了。學電動力學時我也感覺到一直在求解方程,學完一遍總結後才感受到一點點物理圖像。數學專業的話我不是很清楚,但我感覺應該區別於物理這種講法,所以可能造成你的不適應。

不過同樣一門課各種教材講法思路都不同,可能你需要多對比對比找到適合自己的。同時,你也要接受物理這種濃厚的計算推導風格,靜下心多看看書就能適應的吧。如果實在接受不了計算和推導,那可能沒法嘗到物理的美味了。


物理咋會比數學難呢。。。我一直覺得數學這種邏輯嚴格的體系是最難的。。。如果你想看基礎物理的話,推薦哈里德《物理學基礎》


兩者思維方式不同,物理偏重計算和近似,數學嚴謹證明。

少用數學思維理解物理,要不然你會被許許多多近似給逼瘋掉。

要用物理的思維理解物理,練習一段時間應該會好的吧。

可以從理論力學入手,理論力學還是可以多數學一點的。


有點意外,居然沒有人推薦《費恩曼物理學講義》(The Feynmans Lectures on Physics)。這套教材真的挺好的,講的深入淺出,也適合自學。可惜我上大學時沒聽說也沒見過這套教材,有點遺憾。


數學轉別的理工科專業沒有聽說過還要入門的,真要做什麼大概就是培養一下個人物理情懷,空閑時候看看物理史。


朗道的《力學》(正篇裏用到機械構件比較少,相比國內的教材都是各種構件)蘇汝鏗的《量子力學》(電動力學和統計力學基礎物理公式比這兩樣多很多。。)

看看數學怎麼被使用的的確有助於數學學習本身。。


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