Helfen Sie einem angehenden Physiker, sich selbst zu lernen [geschlossen]

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Helfen Sie einem angehenden Physiker, sich selbst zu lernen [geschlossen]

Physik
Bildung
Weiche-frage
Quantenmechanik
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PersonalVendetta

Dies ist wahrscheinlich nicht die Art von Frage, auf die Sie in diesem Forum häufig stoßen, aber ich denke, dass ein wenig Hintergrundwissen erforderlich ist, damit diese Frage Sinn ergibt und nicht wie ein Duplikat erscheint:

2012 war ein Annus Horribilis in meinem Leben. Ich habe viele nahe Verwandte durch einen plötzlichen Anstieg von Herz-Kreislauf-Erkrankungen in meiner Familie verloren. Ich entdeckte auch, dass ich genetische Krankheiten geerbt habe und dass ich wahrscheinlich früher oder später das gleiche Schicksal erleiden werde.

Einer der Menschen, die ich verloren habe, ist mein Vater. Wir haben die ganze Zeit über Physik gesprochen, und seit ich 5 war, habe ich ihm immer wieder erzählt, dass mein Traum dazu beigetragen hat. Als ich ihn vor ein paar Monaten verlor, nutzte ich das Lernen als emotionalen Ausgang. Er betonte immer die Wichtigkeit akademischer Exzellenz, und aus diesem Grund war ich noch mehr als je zuvor davon besessen, zu studieren und gute Noten zu bekommen.

Ich bin jetzt 1/80 in einer Top High School, aber ich bin enorm frustriert. Ich finde, dass ich meine Zeit auf der High School verschwende, zumal ich hier wahrscheinlich nicht so viel Zeit habe wie viele andere Leute. Ich finde die Mathematik und Physik langweilig und einfach, und ich habe das Gefühl, meine Zeit mit bestimmten Klassen zu verschwenden, die mich überhaupt nicht interessieren (zum Beispiel Latein). Also beschloss ich, Physik und Mathematik außerhalb der Schule zu studieren. Meine Schule hat mich etwas unterstützt und mir einen Tag pro Woche frei gegeben, um im Grunde zu tun, was ich will. Ich habe natürlich zusätzlich zu diesem Tag viel Freizeit, da ich fast jeden Test ohne zu viel Lernen und ohne meine Hausaufgaben zu bestehen (nicht weil ich nicht will, sondern weil ich nicht muss) .

Ich habe mich für das Selbststudium entschieden, weil ich beschlossen habe, dass das Leben zu kurz ist (und mein Leben wird noch kürzer, wenn ich 50 Jahre alt bin, hätte ich Glück), um Zeit zu verschwenden. Mein Plan ist es also, mindestens die ersten 2 Jahre Physik in den 2 Jahren zu absolvieren, die ich an meiner High School noch habe. Mein Hauptziel ist es, ein mathematisches und physikalisches Verständnis der Quantenmechanik zu erlangen, so weit ich kann.

Ich studiere derzeit Lineare Algebra und Statistik, habe aber ein Problem. Ich weiß nicht, was ich studieren soll und insbesondere in welcher Reihenfolge ich es studieren soll. Ich habe buchstäblich Dutzende von Fragen und Antworten gelesen, was der mathematisch-physikalische Hintergrund für die Quantenmechanik (mein zukünftiges Interessengebiet) sein sollte. Aber ich finde diese zu allgemein und bin oft überwältigt. Auf die gleiche Weise können Sie überfordert sein, wenn Sie Ihr Haus putzen müssen, aber es ist so schmutzig, dass Sie nicht wissen, wo Sie anfangen sollen. Also möchte ich Ihre Hilfe.

Mein aktueller mathematischer Hintergrund:

Grundlegende Differentialrechnung und keine Integralrechnung, das werden wir später in diesem Jahr bekommen, aber ich denke, es ist am besten für mich, sie selbst zu studieren, bevor wir sie in der Schule bekommen, da sie für die Physik von entscheidender Bedeutung ist. Um mein Niveau der Differentialrechnung zu zeigen, handelt es sich um die schwierigste Hausaufgabenfrage, die wir algebraisch lösen mussten: Gegeben sind die Funktionen $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ $f_{p} (x) = \frac{9 \sqrt{x^{2} + p}}{x^{2} + 2}$ . Die Linie $k$ $k$ $k$ mit Hang $2.5$ $2.5$ $2.5$ berührt die Funktion von $f_{p}$ $f_{p}$ $f_{p}$ $f_{p}$ $f_{p}$ am Punkt $A$ $A$ $EIN$ mit $x_{A} = - 1$ $x_{A} = - 1$ $x_{A} = - 1$ $x_{A} = - 1$ $x_{A} = - 1$ $x_{A} = - 1$ $x_{EIN} = - - 1$ . Holen Sie sich die Funktion von $k$ $k$ $k$ algebraisch.
Trigonometrie und trigonometrische Funktionen. Wieder wie oben eine der schwierigsten Fragen, die wir lösen mussten: Gegeben sind die Funktionen $f (x) = - 3 + 2 c o s (x)$ $f (x) = - 3 + 2 c o s (x)$ $f (x) = - 3 + 2 c o s (x)$ $f (x) = - 3 + 2 c o s (x)$ $f (x) = - - 3 + 2 c Ö s (x)$ und $g (x) = c o s (x - 0.25 π) - 2$ $g (x) = c o s (x - 0.25 π) - 2$ $g (x) = c o s (x - 0.25 π) - 2$ $g (x) = c o s (x - 0.25 π) - 2$ $g (x) = c o s (x - 0.25 π) - 2$ $g (x) = c o s (x - 0.25 π) - 2$ $G (x) = c Ö s (x - - 0,25 π) - - 2$ . Holen Sie sich die Funktionen $s (x) = f (x) + g (x)$ $s (x) = f (x) + g (x)$ $s (x) = f (x) + g (x)$ $s (x) = f (x) + g (x)$ $s (x) = f (x) + g (x)$ $s (x) = f (x) + g (x)$ $s (x) = f (x) + G (x)$ und $v (x) = f (x) - g (x)$ $v (x) = f (x) - g (x)$ $v (x) = f (x) - g (x)$ $v (x) = f (x) - g (x)$ $v (x) = f (x) - g (x)$ $v (x) = f (x) - g (x)$ $v (x) = f (x) - - G (x)$ in der Form $y (x) = a + b c o s (c (x - d))$ $y (x) = a + b c o s (c (x - d))$ $y (x) = a + b c o s (c (x - d))$ $y (x) = a + b c o s (c (x - d))$ $y (x) = a + b c o s (c (x - d))$ $y (x) = a + b c o s (c (x - d))$ $y (x) = ein + b c Ö s (c (x - - d))$ .
Analytische Geometrie (Kegelschnitte, Tangentialität, Halbierungen, Sie kennen den Bohrer).
Und natürlich alles unter diesem Niveau. Ich habe wahrscheinlich einige Dinge vergessen, aber Sie können mich in den Kommentaren fragen, ob ich bestimmte Felder kenne. Wir werden in den kommenden Jahren viel mehr Mathematik lernen, aber ich möchte, dass Sie diese Tatsache bei der Beantwortung dieser Fragen außer Acht lassen. Ich möchte so viel wie möglich selbst lernen, und mein Mathematiklehrer mag mich sehr. Wenn ich also ein Thema kenne, bevor wir es im Unterricht bekommen, lässt er mich andere Mathematik machen, die ich will (er sagte dies sogar ). Ich werde also keine Zeit verlieren, wenn ich selbst lernende Fächer bekomme, also mach dir darüber keine Sorgen.

Mein aktueller physikalischer Hintergrund (Namen der Kapitel, die wir besprochen haben):

Newtons Gesetze, mechanische Energie / Kräfte
Druck und Heide
Signalverarbeitung
Elektrische Ströme (Ohmsches Gesetz, Reihen- und Parallelschaltungen usw.)
Wieder alles unter diesem Level (wieder vergesse ich wahrscheinlich Sachen). Hier zählt genau das Gleiche wie in der Mathematik, wir werden im kommenden Jahr viel mehr Physik bekommen, aber ignorieren Sie das wieder. Mein Physiklehrer verehrt mich noch mehr als mein Mathematiklehrer, und es macht ihm auch nichts aus, wenn ich etwas anderes mache, wenn ich das Material kenne, über das er bereits spricht.

Dies ist ein höheres Niveau als amerikanische AP-Klassen und britische A-Levels.

Meine Frage ist nun, welche Mathematik und Physik muss ich studieren und vor allem, in welcher Reihenfolge muss ich sie studieren, um in 2 Jahren ein grundlegendes Verständnis der Quantenmechanik zu haben? Ich weiß, dass Basic ein sehr allgemeiner Begriff ist, aber ich denke, dass Sie als Menschen, die ihn selbst studiert haben, wissen, was realistisch und erreichbar ist. Ich weiß, dass dies wie ein Duplikat von Hunderten früherer Fragen erscheint, aber es ist nicht so. Alle anderen Personen, die diese Frage stellen, haben Antworten erhalten, die ich für mich nicht geeignet finde. Meistens stammen die Antworten von Leuten, die davon ausgehen, dass Sie "ein grundlegendes Verständnis davon, ein grundlegendes Verständnis davon" usw. haben müssen. Aber woher weiß ich, was "grundlegend" bedeutet? Jetzt, da ihr genau wisst, was ich weiß und was nicht, könnt ihr die Antworten genauer auf meine persönliche Situation abstimmen. Wie gesagt, derzeit mache ich lineare Algebra und Statistik, sodass Sie diese 2 in Ihren Antworten weglassen und an dem Punkt beginnen können, an dem ich diese 2 beendet habe (was ungefähr im Januar sein wird).

ps Wenn Sie bestimmte Bücher empfehlen möchten, seien Sie mein Gast. Wenn es ein gutes Buch ist, dann ist Geld kein Thema, ich habe im Laufe der Jahre genug Geld gespart

Manishearth ♦

Dies ist viel zu weit gefasst und eher unangebracht. Wir empfehlen nicht wirklich, was wir hier studieren sollen, wir beantworten Fragen basierend auf Physikkonzepten. Wenn Sie möchten, fragen Sie im Physik-Chat . Außerdem ist die ganze Lebensgeschichte etwas zu lang und irrelevant :)

anna v

@ Manishearth und Leute, die kritisch sind, es ist in Ordnung, ab und zu ein bisschen menschlich zu sein, anstatt pedantisch. Das Forum wird nicht leiden und eine gewisse moralische Unterstützung für einen jungen Menschen ist gut.

anna v

@PersonalVendetta hat keine Angst vor solchen erblichen Problemen, wie Sie sie beschreiben. Möglicherweise ist die Medizin bis zu dem Zeitpunkt, an dem sie Sie treffen kann, so weit fortgeschritten, dass die Probleme beseitigt sind. Viel Spaß beim Studieren und Erforschen der Physik, es ist ein großartiges Abenteuer.

Eduardo Guerras Valera

@anna v: Gut gesagt. Ich denke du musst eine sehr nette Person sein.

user1504

Ein Ratschlag, den jemand geben sollte: Das Erlernen von Mechanik und E & M in der High School ist durchaus machbar. Aber gehen Sie nicht durch die Grundlagen! Nehmen Sie sich Zeit, um sie tief zu lernen. Mach so viele Probleme wie möglich. Verbringen Sie Zeit damit, die Lösungen der Gleichungen in so vielen Situationen wie möglich zu studieren und darüber nachzudenken. Sei nicht nur zufrieden mit dem Coulomb-Potenzial!

Antworten (4)

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Dies ist viel zu weit gefasst und eher unangebracht. Wir empfehlen nicht wirklich, was wir hier studieren sollen, wir beantworten Fragen basierend auf Physikkonzepten. Wenn Sie möchten, fragen Sie im Physik-Chat . Außerdem ist die ganze Lebensgeschichte etwas zu lang und irrelevant :)
@ Manishearth und Leute, die kritisch sind, es ist in Ordnung, ab und zu ein bisschen menschlich zu sein, anstatt pedantisch. Das Forum wird nicht leiden und eine gewisse moralische Unterstützung für einen jungen Menschen ist gut.
@PersonalVendetta hat keine Angst vor solchen erblichen Problemen, wie Sie sie beschreiben. Möglicherweise ist die Medizin bis zu dem Zeitpunkt, an dem sie Sie treffen kann, so weit fortgeschritten, dass die Probleme beseitigt sind. Viel Spaß beim Studieren und Erforschen der Physik, es ist ein großartiges Abenteuer.
@anna v: Gut gesagt. Ich denke du musst eine sehr nette Person sein.
Ein Ratschlag, den jemand geben sollte: Das Erlernen von Mechanik und E & M in der High School ist durchaus machbar. Aber gehen Sie nicht durch die Grundlagen! Nehmen Sie sich Zeit, um sie tief zu lernen. Mach so viele Probleme wie möglich. Verbringen Sie Zeit damit, die Lösungen der Gleichungen in so vielen Situationen wie möglich zu studieren und darüber nachzudenken. Sei nicht nur zufrieden mit dem Coulomb-Potenzial!

Arnold Neumaier · Answer 1

Setzen Sie Ihre Ziele auf etwas Konkretes, das Sie wirklich gerne wissen würden, aber noch gar nicht verstehen, wie z. B. "Warum gefriert Wasser?" Oder "Was ist ein Elementarteilchen?". (Und wenn das geklärt ist, entscheiden Sie sich für etwas Fortgeschritteneres, aber wieder Konkretes usw.)

Suchen Sie angesichts des Ziels nach der Antwort, beginnend mit Wikipedia (und später mit Google Scholar), und ziehen Sie nicht oder nur teilweise verstandene Konzepte und Themen zurück, bis Sie sich fest verankert fühlen. Nur so können Sie sehen, was wichtig ist und warum. Es kann Jahre dauern, bis Sie die Antworten vollständig verstanden haben (einige Fragen dieser Art sind selbst auf Forschungsebene noch immer schlecht verstanden), aber es wird alle Ihre intellektuellen Fähigkeiten freisetzen und Sie zu einem unabhängigen Denker machen.

Die Einstellung ist wichtiger als die Reihenfolge, in der Sie die Dinge angehen. Schauen Sie sich meine FAQ zur theoretischen Physik unter http://www.mat.univie.ac.at/~neum/physfaq/physics-faq.html an , insbesondere in den ersten Abschnitten von

Kapitel C4: Theoretische Physik lernen:

Wie man ein guter theoretischer Physiker wird

Lernen über Ihr Niveau hinaus

Quantenmechanik lernen im Alter von 14 Jahren

Physik zum Selbststudium in der Schule

Forschung im Alter von 16 Jahren

Muss ich immer gute Noten haben?

Wissenschaftliche Konzepte lernen

Sie können auch mein Online-Buch http://lanl.arxiv.org/abs/0810.1019 ausprobieren, für das ich mehrmals Feedback von 16-Jährigen erhalten habe, denen es gefallen hat. Wenn Sie keinen Hintergrund haben, senden Sie mir eine E-Mail mit dem Hinweis, was Sie nicht verstehen, und ich werde Ihnen sagen, wie Sie das lernen können.

Ich muss sagen, das ist nicht immer möglich. Versetzen Sie sich in die Position eines Neulings, suchen Sie dann in Wikipedia nach "Chiral Gauge" und versuchen Sie, dem Konzept zu folgen ...
@Eduardo: Aus en.wikipedia.org/wiki/Chiral_gauge_theory erfahren Sie, dass Sie beispielsweise das Konzept einer chiralen (dh Weyl-) Fermion kennen müssen. Dies ist ein Schritt des Zurückverfolgens. Dann sagt Ihnen en.wikipedia.org/wiki/Weyl_spinor , dass Sie das Konzept einer orthogonalen Gruppe und eines anderen Backtracks verstehen müssen. Dann reduziert en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_group es auf lineare Algebra, die das OP bereits zu studieren begann. Somit funktioniert mein Rezept in diesem (und jedem anderen) Fall perfekt.
Die Backtracking-Tiefe liegt normalerweise unter einem Dutzend, aber möglicherweise sind viele solcher Schritte erforderlich. Ich habe darauf hingewiesen, dass es Jahre dauern kann. Aber diese Jahre sind sehr gut angelegt, wahrscheinlich viel besser, als alle Details eines Standardlehrbuchs zu befolgen.

anna v · Answer 2

Ich denke, Sie meinen es ernst, Sie sollten anfangen, Mechanik auf einem höheren Niveau sowie klassische Elektrizität und Magnetismus zu studieren.

Da ich einer älteren Generation angehöre , sind die Bücher, die ich als Vorbereitung für das spätere Verständnis der Quantenmechanik und der Quantenfeldtheorie gut fand, die Klassische Mechanik von Goldstein und die Klassische Elektrizität und der Magnetismus von Panofski und Philips. .

Ihr Formalismus in den späteren Kapiteln ist sehr nützlich. Vielleicht hat jemand Jüngeres eine bessere Empfehlung.

Mitchell Porter · Answer 3

Ich werde einen ungewöhnlichen Vorschlag machen, nur weil niemand anderes vorschlagen wird, so vorzugehen: Sie sollten es sich zum Ziel setzen, den Higgs-Mechanismus zu verstehen, sowohl als Mittel, um den W- und Z-Bosonen Massen zu geben, als auch als einen Weg den elementaren Fermionen Massen zu geben (die Details sind für beide Fälle unterschiedlich).

Der Higgs-Mechanismus ist ein ausreichend fortgeschrittenes Konzept, für dessen Verständnis Sie Quantenmechanik, spezielle Relativitätstheorie und Quantenfeldtheorie erlernen müssen. Als Ziel ist er so weit fortgeschritten, dass Sie gezwungen sind, alle Dinge zu lernen, die Sie lernen möchten wie auch immer. Und es wurde als ein Aspekt der realen Welt neu validiert, also ist dies der richtige Zeitpunkt, um zu lernen, wie es funktioniert.

Eduardo Guerras Valera · Answer 4

Ihre Geschichte ist zutiefst bewegend, also ... Ich entschuldige mich dafür, dass ich einmal gegen die Regeln verstoßen habe und hier antworte.

Denken Sie zunächst daran, dass jede Lebenserwartung eine statistische Größe ist, aber jedes einzelne Individuum eine statistische Schwankung. Wenn Sie zum Beispiel eine Erwartung von 20 Jahren vor sich haben, bedeutet dies nur, dass die durchschnittliche Zeit einer Gruppe von Tausenden Männern in Ihrer Situation verbleibt, oder wenn Sie Ihr Leben tausendmal zurückspulen und leben könnten (diese Äquivalenz ist Ergodizität genannt) wird 20 Jahre sein. Aber für eine einzelne Person kann niemand etwas sagen. (Immerhin stellt sich heraus, dass diese Antwort nicht vollständig "unwissenschaftlich" ist.)

Zweitens senden Sie mir bitte eine Mail. Ich habe sehr gute Vorschläge zur selbstlernenden Physik. Meine Adresse befindet sich in einem der Kommentare (ich werde diesen Kommentar bald löschen).

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PersonalVendetta

Manishearth ♦

anna v

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