Wenn du Physik lernen willst (2021)

 (susanrigetti.com)
6 Punkte von GN⁺ 2023-08-21 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Physik im Selbststudium erfordert nach der Schulmathematik das schrittweise Durcharbeiten der Kernfächer im Bachelorstudium, damit aus verstreuter Lektüre populärwissenschaftlicher Bücher ein systematisches Verständnis wird
  • Die zweite Auflage von 2021 berücksichtigt das Feedback seit der ersten Auflage von 2015, aktualisiert die Ausgaben der Lehrbücher und erweitert die Wahlfächer auf Bachelor- und Master-/Promotionsniveau; die erste Auflage wurde von mehr als 600.000 Menschen genutzt
  • Das Bachelorstudium beginnt mit einführender Mechanik und führt über Elektrodynamik und Quantenmechanik zu Thermodynamik und statistischer Mechanik; auf jeder Stufe wird das nötige Mathematikstudium parallel mitgeführt
  • Es reicht nicht, Lehrbücher nur zu lesen; man muss die Aufgaben jedes Kapitels selbst mehrfach bearbeiten, damit sich physikalische Konzepte wirklich verankern
  • Das Graduiertenniveau erweitert sich bei Beherrschung aller Bachelorfächer bis zu mathematischer Physik, allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenfeldtheorie, aber Forschung und Publikationserfahrung eines PhD lassen sich durch Selbststudium nur schwer ersetzen

Ziel und Grenzen des Selbststudiums-Curriculums

  • Dieses Curriculum ist ein Lernpfad für Menschen, die Physik nicht regulär an einer Universität studieren können, damit sie echte Physik in der richtigen Reihenfolge lernen können
  • Die erste Auflage wurde 2015 erstellt, die zweite Auflage von 2021 wurde auf Grundlage von E-Mails und Kommentar-Feedback aus rund sechs Jahren aktualisiert
    • Aktualisierung der Lehrbuchausgaben
    • Ergänzung von Wahlfächern auf Bachelor-Niveau
    • Ergänzung eines Abschnitts zu Wahlfächern auf Graduiertenniveau
    • Übernahme einiger kleinerer Änderungen
  • Wer die Liste der Bachelor-Lehrbücher vollständig durcharbeitet und die Themen beherrscht, kann sich ein Wissen auf Bachelor-Niveau aneignen, das für eine gute Punktzahl im Physics GRE ausreicht
  • Wer zusätzlich die zentralen Lehrbücher des Graduiertenstudiums durcharbeitet, nähert sich einem Wissensstand auf Master-Niveau in Physik
  • Ein Physik-PhD erfordert nicht nur das Absolvieren von Kursen, sondern auch jahrelange Forschung und Publikationen; die Erfahrung eines Promotionsstudiums unabhängig zu erwerben, ist daher schwierig

Voraussetzungen vor dem Start

  • Bevor man mit dem Physikstudium beginnt, reicht Schulmathematik auf Oberstufenniveau aus
    • Dazu gehören pre-algebra, algebra 1, geometry, algebra 2, trigonometry und pre-calculus
    • Analysis muss nicht vorab abgeschlossen werden, sondern wird zu Beginn des Bachelorstudiums parallel gelernt
  • Geeignete Materialien zur Wiederholung der Mathematik sind die Mathematikkurse der Khan Academy und Why Math? by R.D. Driver
  • Biologie oder Chemie sind weder auf Schul- noch auf Hochschulniveau zwingende Voraussetzungen
  • Populärwissenschaftliche Physikbücher helfen dabei, beim aufgaben- und lehrbuchzentrierten Lernen nicht das große Ganze aus dem Blick zu verlieren
    • Auch Bücher berühmter Physiker können viel spekulativen Inhalt enthalten; deshalb ist es besser, Bücher zu wählen, die sich mit tatsächlich etablierter Physik befassen
    • Bücher von Frank Close oder Richard Feynman gelten als sichere Wahl

Lernmethode

  • Da Menschen unterschiedlich lernen, sollte man die Struktur so aufbauen, dass sie zur eigenen Art passt: Lesen, Mitschreiben, Sprechen, Videos oder praktische Übungen
  • Unabhängig von der gewählten Methode ist das Lösen von Aufgaben unverzichtbar
    • Der wichtigste Weg, Physik zu verstehen, ist, selbst Probleme zu lösen
    • Online-Lösungen kann man zur Hilfe heranziehen, aber man sollte es zuerst mehrfach selbst versuchen
  • Einige Lehrbücher enthalten Antworten zu ausgewählten Aufgaben, oft aber ohne Lösungsweg oder nur für einen Teil der Aufgaben
  • Physik umfasst sowohl Experimente als auch Theorie, aber ein großer Teil der Physikausbildung erfolgt über Lehrbücher, Vorlesungen und Hausaufgaben
    • Im Bachelorstudium gibt es einige Praktika, und manche Studierende können an Forschung teilnehmen
    • Auch M.A.- und PhD-Programme verlangen gewöhnlich zwei Jahre Kernfächer
    • Für den PhD kommen zusätzlich mehrere Jahre Forschung, Publikationen und in vielen Programmen Prüfungen hinzu, die die Beherrschung des Kerncurriculums nachweisen

Mit populärwissenschaftlichen Physikbüchern das große Ganze erfassen

Physik-Curriculum im Bachelorstudium

  • Das Bachelorstudium läuft normalerweise in der folgenden Reihenfolge ab

    • Einführung in die Mechanik
    • Elektrostatik
    • Wellen und Schwingungen
    • Moderne Physik
    • Klassische Mechanik
    • Elektrodynamik
    • Quantenmechanik
    • Thermodynamik und Statistische Mechanik
    • Wahlfächer im Bachelorstudium

  • 1. Einführung in die Mechanik

    • Dies ist der erste Kurs, in dem man beginnt, die Bewegung von Körpern in der Sprache der Mathematik zu betrachten
    • Behandelt werden geradlinige, zweidimensionale und dreidimensionale Bewegung, Newtonsche Gesetze, Arbeit, kinetische Energie, potenzielle Energie, Energieerhaltung, Impuls, Stöße, Rotation, Gravitation und periodische Bewegung
    • Zentrales Lehrbuch
    • Begleitende Mathematik

  • 2. Elektrostatik

    • Hier lernt man Elektrizität und Magnetismus in Situationen ohne Bewegung, also den statischen Fall der Elektromagnetik
    • Behandelt werden Ladung, elektrisches Feld, Magnetismus und Magnetfeld, Gaußsches Gesetz, Kapazität, Widerstand und Leitfähigkeit, Induktivität, Strom und Schaltkreise
    • Zentrales Lehrbuch
    • Begleitende Mathematik
      • Man lernt weiter mit Thomas oder Stewart Calculus, und bis zum Ende dieser Phase sollte man die Grundlagen der Infinitesimalrechnung verstanden haben

  • 3. Wellen und Schwingungen

    • Als unverzichtbare Grundlage für das spätere Lernen der Quantenmechanik werden Mechanik von Schwingungen und Wellen praktisch wie ein eigener Kurs behandelt
    • Gelernt werden der einfache harmonische Oszillator, der gedämpfte harmonische Oszillator, erzwungene Schwingungen, gekoppelte Oszillatoren, Wellen, Interferenz, Beugung und Dispersion
    • Zentrales Lehrbuch
    • Begleitende Mathematik
      • Man beginnt mit Zill's Advanced Engineering Mathematics
      • Behandelt werden lineare Algebra, komplexe Analysis, reelle Analysis, partielle Differentialgleichungen, gewöhnliche Differentialgleichungen usw.

  • 4. Moderne Physik

    • Dies ist die Einstiegsstufe in fortgeschrittene Themen, die später noch vertiefter behandelt werden
    • Behandelt werden die Grundlagen von Thermodynamik, spezieller Relativitätstheorie, Quantenmechanik, Atomphysik, Kernphysik, Teilchenphysik und Kosmologie
    • Zentrales Lehrbuch
    • Begleitende Mathematik
      • Man lernt weiter mit Zills Advanced Engineering Mathematics; wenn man die Themen dieses Buches beherrscht, verfügt man über die für das Physik-Bachelorstudium nötige Mathematik

  • 5. Klassische Mechanik

  • 6. Elektrodynamik

    • Nach einer erneuten Behandlung der Elektrostatik lernt man die klassische Elektrizität und den Magnetismus insgesamt auf höherem mathematischem Niveau
    • Gelernt werden die Laplace-Gleichung, Multipolentwicklung, Polarisation, Dielektrika, Lorentzkraftgesetz, Biot-Savart-Gesetz, magnetisches Vektorpotenzial, elektromotorische Kraft, elektromagnetische Induktion, Maxwell-Gleichungen, elektromagnetische Wellen und Strahlung sowie spezielle Relativitätstheorie
    • Zentrales Lehrbuch
    • Ergänzende Lehrbücher

  • Div, Grad, Curl and All That by Schey

  • 7. Quantenmechanik

    • Wellenfunktion, Schrödinger-Gleichung, Störungstheorie, Variationsprinzip, WKB-Näherung, adiabatische Näherung und Streuung lernen
    • Zentrales Lehrbuch

  • 8. Thermodynamik und statistische Mechanik

    • Die Thermodynamik behandelt die Dynamik von Wärme und Energie, und die statistische Mechanik behandelt die mikroskopischen Prinzipien der thermodynamischen Gesetze
    • Man lernt die thermodynamischen Gesetze, Entropie, canonical ensemble, Maxwell-Verteilung, Planck-Verteilung, Fermi-Dirac-Statistik, Bose-Einstein-Statistik und Phasenübergänge
    • Nach Abschluss dieses Fachs beherrscht man die gesamten Grundlagen der Physik im Grundstudium
    • Zentrales Lehrbuch
    • Ergänzendes Lehrbuch

  • 9. Wahlfächer im Grundstudium

Physik-Curriculum im Masterstudium

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2023-08-21
Meinungen auf Hacker News

  • Genau wie in meinem Bachelorstudium fehlt die Kontinuumsmechanik. Schon die ganz grundlegenden Dinge wie Druck und Geschwindigkeit in bewegten Nichtgleichgewichtssystemen zu kennen – und zu wissen, wie man zwischen den je nach Wissenschafts-/Ingenieurdisziplin unterschiedlichen Begriffen wie statischer Druck, Gesamtdruck, Geschwindigkeitsdruck, Staudruck, hydrostatischer Druck, dynamischer Druck, einfach Druck und Druckhöhe übersetzt – ist äußerst nützlich.
    Fluide sind überall. Waschbecken, Toiletten, Luftfilter, die beiden Seiten eines kleinen Lüfters, Spezifikationen von Versorgungspumpen, oder wie sehr sich die Wellen, wenn man einen Stein in einen Teich wirft, von der üblichen „WebGL-Wasser“-Animation unterscheiden – all das hängt damit zusammen.
    Noch weiter gefasst betrachten kosmologische Modelle das Universum meist als räumlich variierendes kontinuierliches Fluid, und Sterne sind Plasmen oder noch seltsamere Fluide. Trotzdem fehlt diese Grundlage in den Basiskursen der Physik; gelegentlich sieht man etwas davon im Maschinenbau oder in den Feynman Lectures.

    • Kip Thorne und Roger Blandfords Modern Classical Physics dürfte dafür gut sein. Das Buch ist darauf ausgelegt, die nicht-quantenphysikalischen Elemente abzudecken, die im ersten Promotionsjahr normalerweise ignoriert werden, und große Teile behandeln statistische Physik, Optik, Elastizität, Fluiddynamik, Plasmaphysik und Allgemeine Relativität.
    • Aus der Perspektive von jemandem, der nach dem ersten Studienjahr von Physik zu Informatik gewechselt ist: Diese Phänomene scheinen mir alle emergente Phänomene zu sein. Sollte sich Physik nicht stärker auf die zugrunde liegenden Mikrozustände und Mikroprozesse konzentrieren als auf emergente Phänomene?
      Natürlich braucht es Übergangspunkte, aber ab einem gewissen Punkt wird es eher Ingenieurwesen als Physik. Selbst innerhalb der Physik hängt es davon ab, welche Spezialisierung man wählt, und man kann nicht in allem Experte sein.
    • Ich halte die Kontinuumsmechanik fester Körper für den besten Ort, um Tensoren zum ersten Mal einzuführen. Der erste Tensor, dem viele Physikstudierende begegnen, ist seltsam abstrakt – ähnlich, als wäre der erste Vektor, dem man begegnet, ein quantenmechanischer Zustand.
      Spannung und Dehnung sind ideale „paradigmatische Tensoren zweiter Stufe“, und es lohnt sich, ihre Bedeutung ausführlich zu erläutern, so wie man Studierenden beibringt, Vektoren als „Dinge, die wie Verschiebung/Geschwindigkeit aussehen“ zu begreifen.
    • Wenn man die partiellen Differentialgleichungen der Allgemeinen Relativität und der Quantenfeldtheorie verstehen kann, kann man sie auch auf Fluidprobleme wie Waschbecken, Toiletten, Lüfter und Pumpen anwenden.
    • Mir ist diese Lücke ebenfalls aufgefallen, und ich habe sie so interpretiert, dass die Physikausbildung sich vom Ingenieurwesen abgrenzen will.
      Klassische nichtrelativistische Feldtheorie ist inzwischen ein Bachelorthema im Ingenieurwesen, aber Quanteningenieure gibt es noch nicht viele. Die meisten nicht-quantenphysikalischen Themen in modernen Physik-Bachelorcurricula dienen letztlich ebenfalls als Vorbereitung darauf, Dinge wie Quantenthermodynamik, Feldtheorie und Optik zu verstehen.

  • Der Punkt, den der Autor richtig betont, ist: „Nur durch das Lösen von Problemen versteht man Physik, und es gibt keine Abkürzung.“ Das lässt sich gut auf andere Bereiche verallgemeinern.
    Ich will niemanden davon abhalten, sich ein schwieriges Fach im Selbststudium anzueignen, aber ein sehr häufiges und sofort sichtbares Problem bei Autodidakten ist genau das: Wenn man nicht ausreichend schwierige Probleme gelöst hat, fehlt einem die Intuition, die die Theorie zusammenhält.

    • Mit zunehmendem Alter habe ich diese Sichtweise akzeptiert. Früher glaubte ich, alles lasse sich aus ersten Prinzipien herleiten und müsse auch so hergeleitet werden, und stellte Theorie weit über alles andere.
      Heute haben konkrete Dinge für mich Vorrang vor allem. Theorie ist gut, wenn sie beleuchtet, warum die Praxis funktioniert; sonst sind es nur Worte.
      Am frustrierendsten ist es, wenn Freunde meinen, ein Thema zu verstehen, das ich aus der Praxis kenne – meist etwas aus Technik/Programmierung –, nur weil sie YouTube-Videos oder Podcasts dazu konsumiert haben. Weil sie stundenlang Experten zugehört haben, fühlen sie sich, als hätten sie ein tiefes Verständnis; aber es ist Wissen, das nie in der realen Welt angewandt wurde, sodass sie vieles missverstehen und trotzdem glauben, genauso viel zu wissen wie ich.
    • Erst nachdem ich den ganzen Sommer zwischen Bachelor und Graduiertenstudium dafür genutzt hatte, drei Monate lang an sechs Tagen pro Woche jeweils zehn Stunden Lehrbuchaufgaben zu lösen und so das Physik-Bachelorcurriculum von vier Jahren erneut durchzugehen, wurde ich in Physik einigermaßen kompetent.
      Es gibt keinen Ersatz für Problemlösen.
    • Stimme völlig zu. Als ich jünger war, las ich Materialien und dachte: „Ah, das ergibt Sinn, ich habe es verstanden.“ Dann scheiterte ich bei Prüfungen oder in Situationen, in denen ich es anwenden musste, kläglich und merkte, dass ich es in Wirklichkeit nicht wusste.
      Ich bin stark zum Selbststudium geneigt, aber ich habe gelernt: Man weiß etwas erst, wenn man mit einer Technik Probleme lösen kann.
    • Ich wünschte, Physiklehrbücher würden häufiger zuerst Probleme stellen, bevor sie die Lösungsmethoden liefern. Zu oft bekommt man nur eine Liste von Techniken und Ideen, und für Studierende entsteht keine Motivation, weil diese Dinge eigentlich Bestandteile der Antwort auf ein schwieriges Problem sind.
      Gibt man zuerst ein schwieriges Problem, strampeln die Studierenden herum und erkennen: „Ich brauche etwas, das mir dabei hilft.“ Dann gibt man ihnen das nötige Werkzeug.
      Zum Beispiel könnte es besser sein, Differential- und Integralrechnung erst zu lernen, nachdem man versucht hat, Kraftgesetze anzuwenden oder ein wenig numerische Analyse betrieben hat. Dann erkennt man, dass geschlossene Lösungen nicht bloß Routineübungen sind, sondern ein enormes arbeitssparendes Werkzeug, das mühsame Ad-hoc-Analysen überflüssig macht.
      Auch die mathematischen Aspekte der Analysis würde ich anfangs weniger betonen. Muss man Stetigkeit oder den Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung gründlich durchdringen? Letztlich ja, aber nicht von Anfang an. Auch beim Programmieren muss man für das erste oder zweite Programm nicht Sprachtheorie, abstrakte Datentypen, Kategorientheorie und Lambda-Kalkül kennen. Solches Verständnis sollte man dann hervorholen, wenn man den Bedarf spürt; dann integriert es sich gut in den Werkzeugkasten.
    • Man braucht Übungsaufgaben, weil man sich leicht einbildet, das Gelesene verstanden zu haben. Wie Richard Feynman sagte: „Das erste Prinzip ist, dass man sich nicht selbst täuschen darf – und man selbst ist die Person, die man am leichtesten täuschen kann.“
      Man glaubt vielleicht, 90 % des Gelesenen verstanden zu haben, tatsächlich sind es aber wahrscheinlich 20–30 %. Wenn man Probleme löst, erkennt man zumindest, dass man vieles nicht weiß. Liest man danach die vorherigen Seiten noch einmal, sieht man die Stellen, die man nur oberflächlich gelesen oder im schlimmsten Fall übersprungen hat, weil man fälschlich dachte, sie bereits verstanden zu haben.
      Mein persönlicher Tipp: Beim Lesen eines Lehrbuchs sollte man sich im Kopf ständig Fragen stellen wie „Was wäre, wenn es so wäre?“ oder „Was ist dann mit jenem?“ Es ist egal, ob das in diesem Abschnitt noch nicht erklärt wurde. Man muss das kürzlich Gelernte ständig mit dem verbinden, was man vor ein paar Tagen oder vor Jahren schon wusste. Man sollte neugierig sein und überprüfen, was man wirklich verstanden zu haben glaubt.

  • Dass Jacksons Classical Electrodynamics die Bibel der klassischen Elektrodynamik sei, ist offenbar eine klare Trennlinie zwischen Leuten, die es wie der Autor lieben, und den vielen Doktoranden, die davon Albträume bekommen. Diese Goodreads-Rezension gefällt mir: https://www.goodreads.com/review/show/1266180525
    Sinngemäß: „Ein von einem Sadisten verfasstes technisches Handbuch zur Seelenzerstörung, das seit Urzeiten als Initiationsritus für Physik-Promovierende dient. Alle meine Professoren haben mit diesem Buch gelernt und alle hassen es leidenschaftlich …“
    Wenn dieses Buch wirklich die Bibel der klassischen Mechanik ist, dann bin ich persönlich Atheist

    • Interessanterweise änderte derselbe Rezensent zwei Jahre später seine Meinung ein wenig. Er hasst es immer noch, sagt aber, es sei vermutlich das beste seiner Lehrbücher und er greife immer wieder darauf zurück, um Grundkonzepte oder Mathematik erneut zu lernen
      Das Problem ist, dass man den Stoff im Grunde schon verstanden haben muss, damit dieses Buch nützlich wird. Zusammen mit einem zugänglicheren Buch wie Griffiths sei es ein dichtes technisches Handbuch, das enorme Wirkung entfalten könne
    • Trotzdem würde mich interessieren, welches Buch man stattdessen für Elektrodynamik auf Graduate-Niveau empfehlen würde. Der Autor empfiehlt für das Undergraduate-Niveau bereits zuerst Griffiths’ Introduction to Electrodynamics, und dieses Buch liest sich für mich persönlich wirklich ausgesprochen angenehm
    • Die Intelligenz des Autors dieses Guides ist so hoch, dass diese Einschätzung wohl kaum auf die meisten Leser zutrifft
      Für jemanden, dem fortgeschrittene Universitätsphysik so leicht fällt wie das Sprechenlernen, mag sich Jackson wie ein Spaziergang anfühlen. Der Autor ist in jeder Hinsicht ein gewaltiger Ausreißer und wirkt so unrealistisch klug wie Witten oder Tao. Jackson gilt normalerweise als furchteinflößend schwieriger Text

  • Der Titel wäre vermutlich eher „Sie wollen also theoretische Physik lernen“
    Auch wenn es unter modernen Theoretikern und mathematischen Physikern weder besonders bekannt noch ausreichend anerkannt ist: Physik ist tatsächlich eine empirische Wissenschaft. Jeder Punkt auf der Liste beruht direkt oder indirekt auf vielfältigen, ausgefeilten Apparaturen und Messanordnungen, also auf Experimenten. Fortschritte im Verständnis des physikalischen Universums entstehen meist daraus, bessere Sonden zu erfinden und neue Beobachtungsfenster zu öffnen
    Der Vergleich zwischen theoretischer/empirischer Physik und Computern ist interessant. Man kann sein Leben lang nur Anwendungssoftware nutzen und muss nicht wissen, welche digitalen Geräte man tatsächlich verwendet. Aber wenn man eine neue Programmiersprache, also eine neue Theorie, entwickeln will, wird man sich wahrscheinlich mit Speicherarchitektur und Caches befassen müssen. Wenn man ein neues Beobachtungsfenster öffnen will, das die Rechengeschwindigkeit dramatisch erhöht, muss man einen neuen Chip entwerfen. Will man noch tiefer gehen und ein neues Computing-Paradigma schaffen, muss man Quantenmechanik lernen
    Fairerweise gibt es am Ende des Textes einen Satz über diesen seltsamen Ort namens Labor. Als umfassende Einführung in die theoretische Physik würde ich allerdings Roger Penroses The Road to Reality empfehlen. Schade, dass es kein Buch gibt, das die gesamte Experimentalphysik in vergleichbarer Tiefe durchgeht

    • Der Autor listet einfach den Standardlehrplan für Undergraduate- und Graduate-Studium auf. Als ich auf die verlinkten Bücher klickte, standen dort noch die Amazon-Kaufdaten aus der Zeit, als ich diese Kurse belegt habe. Das ist keine Liste, die speziell nur für theoretische Physik gilt

  • Beim Lesen dieses Blogs habe ich mich geschämt. Ich habe gerade erst die Uni abgeschlossen, aber der Physikunterricht in der Schule war so langweilig und ermüdend, dass ich Physik zeitweise sogar gehasst habe; deshalb habe ich an der Uni nicht Physik, sondern Informatik gewählt
    Später interessierte ich mich immer mehr für Physik, aber wegen mangelnder guter Lerngewohnheiten, fehlender Umgebung und fehlendem Mut — direkter gesagt: aus Angst und Faulheit — bin ich bis heute keinen Schritt weitergekommen. Das ist die Entscheidung, die ich in meinem Leben am meisten bereue
    Ich gehe für einen CS-Master in die USA; vielleicht kann ich in der Freizeit während des zweijährigen Programms ein wenig Physik lernen, weil die Bildungsressourcen dort reichhaltiger sein dürften

    • Ich empfinde es ähnlich, dass ich mich statt Physik für CS entschieden habe. Aber irgendwann musste man eine praktische Entscheidung treffen. Du musst dich nicht zu sehr dafür fertig machen. Vermutlich hättest du, wenn du Physik gewählt hättest, gegenüber CS dasselbe empfunden

  • Früher mochte ich Computer etwas mehr und habe deshalb mit Physik aufgehört; inzwischen bin ich von Computern ziemlich gelangweilt und möchte diesen alten Stachel herausziehen und so etwas ausprobieren
    Aber es ist so viel Zeit vergangen, dass ich wohl schon bei der Schulmathematik wieder anfangen müsste, und allein dieser Gedanke nimmt mir die Motivation, bevor ich überhaupt beginne

    • Ich habe Ende letzten Jahres begonnen, theoretische Physik im Selbststudium zu lernen, und lerne seit fast einem Jahr jeden Tag vor und nach der Arbeit Physik. Analysis und Matrizen musste ich auffrischen, aber selbst nach 25 Jahren Pause kam das innerhalb weniger Tage ziemlich schnell zurück. Ich hoffe, das entmutigt dich nicht
    • Ich bereite etwas Ähnliches vor, will aber ein kleineres Monster angehen: die allgemeine Relativitätstheorie. Ich habe einen Master in Statistik, aber Statistik passt nicht gut zur reinen Mathematik, und selbst davon habe ich das meiste vergessen
      Trotzdem ist es zwar ein Monster, aber eines, das innerhalb seiner eigenen Mauern eingeschlossen ist. Nicht verwandte Themen wie Quantenphysik oder anderes kann man überspringen. Ich frage mich, ob es hilft, sich auf ein kleineres Ziel zu konzentrieren
    • Wenn man Mathematik nicht um ihrer selbst willen lernt, sondern sie zum Modellieren von Systemen verwendet, wird sie viel leichter verständlich. Differentiation und Integration werden einfach, wenn man sie nutzt, um die Beziehungen zwischen Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung zu modellieren
      Ich glaube, auch ich habe lineare Algebra erst richtig verstanden, als ich sie zum Lernen von Quantencomputing verwendet habe
    • Wenn dich nur die Wiederholung der Schulmathematik aufhält, lässt sich das mit Khan Academy leicht erledigen

  • Statt 27 oder wie vielen Büchern auch immer könnte ein motivierter Student es auch mit einem einzigen Buch versuchen: Ian D. Lawries A Unified Grand Tour Of Theoretical Physics
    Es gibt auch die 18-seitigen „Snapshots of the Tour“, die für jemanden, der vor langer Zeit Physik studiert hat, eine nostalgische Reise sein können. Natürlich kann das meiste unverständlich sein, wenn man damit nicht schon einmal in Berührung gekommen ist, und ich habe keine Erfahrung damit, Physik mit diesem Buch zu unterrichten

    • Selbst in dem seltenen Fall, dass man den nötigen mathematischen Hintergrund — etwa partielle Differentialgleichungen, Vektoranalysis, Tensoren usw. — bereits mitbringt, ist es unmöglich, mit diesem Buch Physik zu lernen. Es ist keine Frage der Motivation; man kann nicht mit spezieller/allgemeiner Relativität und Raumzeit sowie Quantenfeldern beginnen
      Zuerst muss man viele Aufgaben in Newtonscher Mechanik, Elektrodynamik und Thermodynamik lösen und eine solide Grundlage in klassischer Physik aufbauen. In diesem Fach gibt es keinen Königsweg; Susans Liste ist der Standardlehrplan und fast die einzige Methode, Physiker hervorzubringen
      Für jemanden mit Physikwissen auf Graduate-Niveau scheint es allerdings ein hervorragendes Buch zu sein, um die Erinnerung aufzufrischen

  • Dieser Guide enthält Bücher, die in Universitätskursen normalerweise empfohlen werden. Um sie wirklich zu beherrschen, braucht man daher beträchtlich viel Zeit und Mühe.
    Eine der Reihen, an denen Physiker fast schon gläubig festhalten, ist Landau and Lifshitz; meiner Erfahrung nach lohnt sie sich aber nur, wenn man bereits ein gewisses Grundverständnis hat.

    • Landau and Lifshitz ist didaktisch ein furchtbares Werk. Das Gute daran ist lediglich, dass es umfassend und rigoros ist.
    • Landau and Lifshitz war für mich zu anspruchsvoll und passte nicht gut zu mir. Ich habe hauptsächlich PDF-Vorlesungsnotizen aus verschiedenen Kursen verwendet.
      Die Qualität kann schwanken, aber es gibt viele hervorragende, und man kann sich leicht mehrere Notizen zum selben Thema heraussuchen und damit Lücken schließen, wenn man etwas nicht versteht.

  • Es überrascht mich, dass Tongs Notizen zur Quantenfeldtheorie fehlen: https://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/qft.html
    Seine anderen Notizen sind ebenfalls hervorragend, aber für eine Einführung in die Quantenfeldtheorie ist dies meines Erachtens das einzige wirklich klare Material. Für fortgeschrittene Quantenfeldtheorie kenne ich selbst kein solches Material. Natürlich besteht die einzige echte Methode, Quantenfeldtheorie zu lernen, darin, sie mehrfach aus verschiedenen Quellen zu lernen; aber normalerweise kommt nach dem ersten Durchgang eine Prüfung, und Tongs Notizen können helfen, diese zu bestehen.

  • Es freut mich zu sehen, dass Griffiths’ Introduction to Electrodynamics so geschätzt wird. Ich weiß, dass es dafür kritisiert wird, nicht rigoros genug zu sein, aber ich habe noch kein Mathematik-/Naturwissenschaftslehrbuch gelesen, das so gut darin ist, Anfänger das Fach wirklich verstehen zu lassen.

    • Ich frage mich, in welchem Sinne es nicht rigoros ist. Ich habe es nicht gelesen, finde aber die Vorstellung eines „guten“ nicht-rigorosen Wissenschaftsbuchs interessant. Geht es darum, manche Dinge grob zu überspringen, um zu wichtigeren Themen zu kommen?