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2022/09/01阅读:41主题:自定义主题1

跨越物理学的门槛

谨以此系列呈献给有志于物理学的小伙伴们。

许多年以来,不断有学生向我提出这样一个问题:他们不是学物理的,但是对物理学非常感兴趣,要怎样做才能实现自己的梦想?对每一位这样的学生,我都很认真地给他们做了一些初步的指引。我发现,在这些学生中,不乏天资聪颖的头脑和勤奋持久的毅力,只是由于欠缺必要的初条件,最终没有能够如愿地进入大学物理系学习。在我指引过的这些学生中,不少学生后来在考研的时候都顺利地进入物理学的各个领域深造,有个别学生甚至通过自己的刻苦努力成功逆袭985大学的理论物理专业。这些学生的成功,当然大部分靠他们自己的努力。尽管如此,做任何事情,想要朝着正确的目标迈进,合适的初条件是必不可少的。

我在学校中给学生讲授物理学的几门基础课程。很多时候我在给学生讲课时发现,他们对学习这些课程所需要的基础知识掌握得并不牢固;在讲课中我还发现,一般的教材在处理某些问题时细节过于简单,致使学生不知道“怎样从这一个式子推导出下一个式子”。这种情况往往导致不少学生对学习新的知识失去信心,更不用说给自学者带来多大的困扰了。

由于上述原因,以及其他类似的原因,启发我开设这个系列,以便能够引导更多有梦想的学生进入物理学领域,帮助他们渡过难关,重拾对未来的信心。

一般情况下,自学物理的学生至早也要到大学二年级的时候才开始学习物理学的课程,再加上他们有自己本专业的课程需要照料,时间就有点紧迫了。幸好对于理工科的学生来说,二年级的时候已经有了不错的数学基础,这对学习物理学课程会有很大的帮助。因此,不用担心开始得太晚,只要你能够合理地分配好时间,并且能够坚持下去,经过一段不太长的日子之后必定会有所收获。 谈到大学物理系的学习,最重要的一件事情当然就是这四年的课程概要。大学物理系的主干课程分为五个类别:数学基础、普通物理、理论物理、物理实验和专业选修。在这个系列中,我主要讨论普通物理和理论物理两类课程,在必要的时候会简单地介绍所需要的数学基础,至于物理实验和专业选修,由于条件限制,就不做讨论了。

物理系的数学基础包括微分和积分、微分方程、矢量分析、线性代数、概率论这几门课程。如果你是理工科的学生,那么,这些数学都会学到。但是,物理系对这些数学基础的要求更高。因此,你应该自行补充与完善这些基础知识。

普通物理包括力学、热学、电磁学、光学和原子物理学五门课程。理论物理包括理论力学、电动力学、热力学与统计物理学、量子力学四门课程,这四门课程在大学物理系中被戏称为四大力学。在理论物理课程中,还有一门重要的辅助课程:数学物理方法。数学物理方法是物理系必修的一门数学基础课,包括复变函数与偏微分方程。由于物理系对这门数学基础课有特殊的要求,所以是由物理系的老师讲授的,并且配有专门编写的教材。在基础课程中,除了上述课程外,还有一门重要的基础课:固体物理,这是学习许多专业选修课的基础。如果你打算在物理学的某个专门领域从事更深入的探索,或者利用物理学的基础知识从事其他科学和技术领域的研究,固体物理是必须学习的一门重要课程。

下面的表格列出了大学物理系各门基础课程的开设时序,大家可以参照这个时序安排学习时段。

学期/学年 参考教材
上学期/一年级 高等数学、力学
下学期/一年级 高等数学、热学
上学期/二年级 线性代数、电磁学
下学期/二年级 光学、数学物理方法
上学期/三年级 原子物理学、电动力学
下学期/三年级 概率论、量子力学
上学期/四年级 热力学与统计物理学、固体物理

需要说明的是,理论力学基本上是普通物理力学的理论拓展。由于现代物理学的前沿研究已经远远超越了力学的范畴,并且较少借助理论力学的知识,因此,有些学校在教学计划中取消了理论力学这门课程。由于这个原因,上面的学习时序表中并未列出理论力学这门课程。不过,理论力学中的分析力学方法在物理学的前沿研究中有重要作用。因此,如果你打算进入物理学的前沿领域,就应该在学完力学课程之后抽时间学习分析力学这部分内容。

完成了上述各门课程,就有了研究物理学的基本功底。但是,不要以为这些课程就是物理学本身,它们只是为在各个专门的物理学领域从事深入的探索打下基础。无论是数学基础课还是物理学基础课,它们都只不过是物理学这个巨大的海洋中的小小的港湾,从这里启程,你将向着未知的海域扬帆远航。物理学的海洋广阔而浩瀚,有着众多神奇的和迷人的海域,每一片海域都有值得我们去观赏的浪花。揭开深藏在这些飞溅的浪花背后令人神往的谜团,是每一个置身于物理学这个浩瀚汪洋中的人的终极梦想。

梦想从来都是推动人类前进的原动力。没有梦想,就没有我们今天的世界,更加没有未来。对人类的进步是如此,对每一个个体也是如此。如果你对未来怀有梦想,请跟随我,一起跨越物理学的门槛,用梦想托起明天的太阳!

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物理

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