物理学的入门书有哪些?请介绍一下 谢谢?

作者:admin发布时间: 2019-06-10浏览次数:

  题主35岁,本科是文学,之前在高中受到过一些基础的物理学知识学习。现在想在进行一些物理学方面的学习,请多多指教。 比如,我准备系统性地看一下《自然哲学的数学原理》。

  《原理》是牛顿表述其建立的科学理论体系的专著,不是物理学教材。教材已让具有一定基础的学习者看得懂为基本原则,牛顿写的这玩意故意让别人看不懂。整书仿照欧几里得的《几何原本》布局,毫无铺垫,中文的译本翻译的不是很好,读起来就像法律条文一样枯燥。以至于《原理》发表后,许多读者读不懂,大家戏称牛顿写了本连他自己也不懂的书,牛顿那眼花缭乱的数学技巧使得许多当时一流的数学家也感到吃力。

  由于时代的原因,牛顿采用了当时人们熟悉的几何作图和代数运算相结合的形式,全书充斥着肆无忌惮令人眼花缭乱的圆锥曲线和比例关系。(⊙o⊙)啥?不就是圆锥曲线吗?不就是椭圆,抛物线和双曲线吗?

  再者,经典力学在牛顿以后又有了新的发展,比如旋转参考系下的科里奥利力,动能的概念等。而经典力学的数学工具微积分也在牛顿过世后的一个世纪里经过几代数学家的努力才得以完善。所以你现在要学习力学,应该读读近世的物理学家写的教材。

  物理学教材很多,国内的北大赵凯华老师的《新概念物理教程》系列就很好,另外推荐美国的《伯克利物理学教程》,波动学写的很动人。著名物理学里费曼的《费曼物理学讲义》可做辅助读物,注意是辅助读物!

  另外,要读懂物理还需要些微积分和线性代数的知识。不要找工科的数学教材来读,那些反人类的写法也会很快磨掉你的兴趣。例如你看到同济大学出的数学教材绕着走就对啦。

  还有,看书和配合服用公开课效果更佳。你要是觉得看书太枯燥,世界上很多名校的公开课可以学,麻省理工的微积分,线性代数,力学,电磁,应有尽有。网易公开课上都有翻译。这是一个对知识友好的时代!

  推荐的书目是著名物理学家、科普作家伽莫夫撰写的《物理世界奇遇记》。伽莫夫这个人的生平非常传奇,他最早从事原子物理相关研究,后来将原子物理的一些研究方法应用于宇宙学研究,成为「宇宙大爆炸」学说的奠基人之一;更令人赞叹的是,他还是生物学领域最早提出「遗传密码」理论的科学家。这样一位成就斐然的科学家闲暇时间还写了大量的科普著作,最有名的莫过于被誉为世界级的经典科普名著的《从一到无穷大》和《物理世界奇遇记》。

  《从一到无穷大》之前已经在读书会中向大家介绍推荐过,因此今天向大家介绍《物理世界奇遇记》这本书。《物理世界奇遇记》的英文名称为《The new world of Mr. Tompkins》,因此也有人将这本书译为《汤普金斯先生历险记》。从这本书的英文名称和译名可以看出,这是一本很不寻常的物理学科普书,甚至更像是一部小说。事实上也的确如此,伽莫夫在这本书中以小说的笔法对主人公的奇幻经历进行了生动地描述,而这些「奇幻」经历并不是作者一拍脑门、异想天开的结果,而是经过科学地思考,将物理学定律进行夸张放大后的艺术化表现。

  在物理学的学习中,很多人都说自己「入不了门」,似乎课堂上跟着物理老师的思路也能听得懂,但是自己却无法建立起物理世界的框架,一旦遇到物理问题就会变得一塌糊涂。在我看来,这其实是因为头脑中没有形成物理学的「图景」。物理学中自然离不开数学公式,这是物理学赖以存在和发展的基石,就仿佛是一个生命体的骨架;而物理学的图景则是这副骨架上的血与肉、毛发与皮肤,让整个物理学变得生动、充满美感。头脑中形成了物理学的图景,对理解复杂的物理定律就会自然形成一个基本的轮廓,即所谓的科学「直觉」。这种直觉对理解世界的运转规则、建立科学世界观非常重要。

  接下来,我将从三个方面为大家介绍这本书: 第一个方面是跟随汤普金斯先生进入奇妙的物理世界,经历一次奇妙的历险。 第二个方面则是探讨作者如何在保持本书高度趣味性的同时又保证科学的严谨性。 第三个方面是我阅读本书的一些小感悟。

  首先让我们追随主人公的脚步,进入一座奇怪的城市。之所以说这座城市奇怪,是因为这座城市中的天然速度极限只有 20 千米/小时,而在现实生活中这个速度极限则是光速,大约为 30 万千米/秒。在相对论的相关学习中我们可以知道,由于在各个惯性参考系中光速不变,因此才推导出相对论中种种匪夷所思的结论,例如尺缩效应和钟慢效应。但是日常生活中我们却无法实际观察到这种效应,因为光速实在是太快了,光的传播似乎都是瞬间就能够完成,这就导致我们难以凭借日常经验对相对论效应有感性的认识。

  本书的开篇中,主人公汤普金斯先生到达了这座奇怪的城市,由于速度极限非常非常低……

  别读《自然哲学的数学原理》,你会疯掉的。如果你是认真的想学习大学级别的普通物理的话,推荐哈里德《物理学基础》,赵凯华《新概念物理》,费曼《物理学讲义》。

  我觉得在物理学(甚至更广泛的自然科学以及数学)领域读经典著作来学习是一件极度不靠谱的事情。因为学科的发展是有其历史的进程的,每一个理论提出的时候都要受到当时的历史局限性的影响,而当时可能没有更成熟的数学工具,没有更精炼准确的论证过程,甚至触及很多后来被证明是错误的方向的弯路,这些都需要让后人来打磨,让体系变得更清晰。

  具体到牛顿写这套书的时候,微积分的大厦还没有完全建立起来,那时候使用的只能是当时的比较初级的工具,论证过程也会异常的繁琐。而现在的任何一本正常的物理学教科书都会使用更加现代的方式来建构整个物理学的体系。

  你没有必要把前人走过的路全部都再走一遍,那要花费太多的时间和精力。一代又一代的科学家把理论体系打磨得十分的精确而又简明,将学科探索过程中那曲曲折折的弯路全部拉直了,这才能使得我们能够通过十几年的学习,触碰到前人几百上千年探索得到的成果。“站在巨人的肩膀上”这句话,可不是说着好玩的。

  可以看看赵凯华先生的《新概念物理》系列,或者《费恩曼物理学讲义》。这两个系列都是字比公式多的,而且图像清晰易懂,对自学者比较友好。

  《新概念物理》系列适合想要认真学习物理,并且在工作中需要数学化物理的读者,而《费恩曼物理学讲义》适合只希望对物理有个概念的读者,或者新概念中讲不清楚,看不懂的地方进行补充理解。简单来说,难度和专业性上《新概念》大于《费恩曼》,但是易读性和逻辑流畅性上《费恩曼》大于《新概念》,可以根据自己的要求灵活选择。

  但是无论怎么样,要学习物理肯定需要微积分的基础的,要不然再简单的教材也很难真正搞懂。

  《自然哲学的数学原理》里面几何太多了以至于逼疯了很多人,其中有个聪明人受不了了所以写了一本力学书,里面没有一张图。他叫拉格朗日。

  在文学里可能看原著是一种非常重要的学习方式,后人对前人著作的解读往往有失偏颇不能包含原著的全部精髓。但是物理学不一样,随着时代(数学)的发展,使用这些东西不仅不会遗漏什么,而且能够减少很多麻烦,更容易接近和让人理解物理本质。牛顿的书就是一个例子,除此之外还有麦克斯韦的《电磁通论》,当初他写出来的麦克斯韦方程有二十条,而之后有了矢量分析的语言,我们可以把它简化为四条(当然写成协变形式还能更简单),这个简化对于其中的物理内容而言是完全无损的,不仅无损而且还让人更容易看清这些方程的物理含义。

  所以推荐的方式还是应该看现代的物理教材,有人说推荐看工科的物理,这个必须要反对一下,工科的话更偏重应用而不是物理本身的意义(一个特别明显的例子是工科和理科都有叫《理论力学》的课/书,但讲的完全不是一个东西),而看题主的意思应该不是想学怎么去用物理解决实际工程问题吧?所以推荐的是根据自己的数学水平和追求选择合适的物理教科书/(靠谱的)科普书。

  在假设数学没有问题(当然这很有可能是个大问题)的情况下,主要是为了了解物理思想而不是想学习解题的话,最合适的力学书可能是朗道的《力学》(喜欢语言简洁)或者《费恩曼物理学讲义》第一卷(喜欢大量解说)。(当然严格来说这两本书讲的力学不是同一个东西,两个都看也是很好的选择,这样的话请先看费曼,之后再去看朗道。感受一下用实力告诉你原本要说几百页的东西全是废话其实几十页就够了。)

  《原理》一书绝对不合适,它是几百年前的著作,整个体系跟现在比很不一样,并且以现代的数学观点看,里面漏洞百出,甚至有错误。要知道我们现在所学的微积分都是经过了第二次数学危机之后的。即使是不考虑这些,古代的行文风格也会把你逼疯。如果你想研究物理学史,可以看它,如果你想研究物理,还是离它远点。

  推荐嘛,如果你有微积分基础,《费曼讲义》是比较好的入门读物。如果没有,那还是从中学课本起步,再补一本大学的高数。

  人文学科总是讲究“读经典”,科学不然,经典(百年以上的尤甚)是用来挂的,至圣先师左昭右穆什么的。

  建议题主先看看一些以近现代为主的物理科普和综述著作,如:(某些人名以后再补)

  《物理定律的本性》、《费曼讲物理》(两本《讲义》的节录)、《费曼物理学讲义》、《QED: 光和物质的奇妙理论》等费曼出品(高能界代表,类似著家有爱丁顿、加来道雄、南部阳一郎、曹天予等)

  此书是所谓小说,颇有评书风采,但对宇宙学(作者本行,毕竟著名的 alpha beta gamma 论文就出自此公之手)和粒子物理都有很棒的介绍。

  另外不是特别推荐霍金的书,虽然他的书很通俗但为了“普”而太过语焉不详,非常容易堕入民科道(顺便一提我是坚定的无神论者,无意冒犯)。并且(尤以《果壳中的宇宙》为甚,这也是个挺脑残的中翻)霍大师在书里还经常兜售私货,很多内容挺科幻的。

  对数学书,《普林斯顿数学指南》虽然太大太大,但绝对够用,其它的就看wiki好了。

  《费曼物理学讲义》费恩曼物理学讲义(第1卷) (豆瓣)几乎是物理学中最好和最重要的入门书了,我想大多数从事物理学特别是理论物理研究的人都或多或少收到这本书的影响,可以说是物理学的圣经了。第一卷的难度不是特别大,有高中物理基础的人应该能看懂其中的大部分内容。

  如果你读完第一卷仍然觉得自己对物理学很感兴趣那么这时候你可以去学一点数学 ,微积分是必不可少的,如果有可能的话也可以学一点线性代数。当你对微积分有了大致了解以后,你可以开始看费曼的第二卷了,当你把第二卷前半部分(主要是电磁学)看完其实你已经掌握了经典物理最核心的知识。这时候如果你想继续走下去,需要再学一点数学,你至少需要了解线性代数的一些基本概念,学一点数学物理方法(主要是一些基本偏微分方程的解法)。这时候你可以看继续看费曼第二卷的后半部分(主要是电动力学)。你可以继续学一点量子力学,费曼的第三卷讲的是量子力学,但我觉得不太适合一开始就看,你可以尝试一下格里菲斯的量子力学。

  如果你有毅力学完这些东西,那么你可以学习一些更加现代的物理了。你需要熟悉物理学家思考问题的方式,你应该看一下理论力学,学习当中的最小作用量,对称性分析的那些方法,对于物理学来说,当我们知道了系统的拉氏量以后,我们从理论上来说就知道了一切。学完理论力学,你需要重新回顾一下之前学的量子力学和电动力学(你当然可以在一开始就学一点理论力学)。

  学完以上的内容,你可以继续学习一些更加基本的物理。你可以先从粒子物理开始,学习粒子物理最基础的内容。粒子物理当中的具体计算肯定要用量子场论,量子场论就远远不是入门了。学习粒子物理你知道的是电磁相互作用,强相互作用和弱相互作用。引力你可以通过广义相对论来学习。在学习这些东西的同时,你还需要学一下群论。

  次第读来,循序渐进。以上教材可以应付非物理工作者的绝大多数需要。如果仅仅想知道个大概,读前四本书就够了。国外的好教材太多,这里就不列举了。科普类图书和科幻小说对于系统学习物理没有多大益处,无需多读。

  首先楼主应该清楚,现代物理学是用数学语言描述的,一个物理理论的成熟,往往需要有完整的数学描述。大学物理基本都是建立在微积分基础之上的。如果真想在高中基础上对物理学有所深入了解,首先应该看的并不是物理学的相关书籍,而是高等数学,至少应该了解基本的微积分。在此基础上,想普通了解的话,可以看看大学多数工科类学生所修的普通物理学(一般是上下两册,包含力热电光原);如果想学的深入些,推荐可以看看新概念物理教程(包括力,热,电,光和量子物理共五本,另外还有两本题解);也可以看看美国的费曼物理学讲义。如果还想进一步深入学习的话,可以在这个基础上去看看四大力学,数学物理方法与特殊函数。其实深入学习的话,还有很多好书值得推举,但楼主如果是初学者的话,暂时先不要看太高深的,从基本做起,先把普通物理(力热电光原)仔细看一遍再说吧。现在网上资源很多,如果自己看书弄不太明白的话,可以去看看重点高校录制的相关教学视频。百度一下,或者花几元钱去某宝上买一套视频自学也是个不错的主意。一流老师的讲解往往比自己看理解的更深,这样可以大大提高学习效率。

  还有,物理跟文学或者历史等学科不同,不建议直接去阅读很老的文献。毕竟科学一直是在发展的,旧文献难免会有狭隘甚至错误之处,而且有些概念的表述也与目前流行使用的规范有所不同。

  《普林斯顿微积分读本》/《托马斯微积分》(同济版本高等数学太过辣鸡日常diss)

  《linear algebra and its applications 线性代数及其应用》;,机械工业出版社

  《数学物理方法专题》;(北京大学)吴崇试/《数学物理方法》(南京大学)梁昆淼

  《热力学》;(北京大学)王竹溪/《热力学与统计物理》;(兰州大学)汪志诚

  世界上有两种人,看过费曼物理学讲义的人,和没有看过费曼物理学讲义的人。看过费曼物理学讲义的人都会推荐费曼物理学讲义。如果物理学只看一本教科书,就看费曼物理学讲义。这本书是物理系本科生的普通物理教科书,但是也适合需要“入门”的非专业的更广大的读者群。

  费曼物理学讲义三卷是真正的大师级教科书。看这套书不需要太多数学预备知识,但是物理思想高度浓缩,第一次看会非常震撼(比如在力学部分就讲最小作用原理),第二次看还会震撼(比如学过路径积分后再看)。看完两遍如果有感兴趣的方面再具体深入学习。如果看不完全书,在不同的时间碎片化看完体系相对独立的部分内容收获也会非常丰富。493333开马