怎样成为一个好理论物理学家.docx

精品文档如何成为一个好的理论物理学家(HOWtoBECOMEaGOODTHEORETICAPHYSICIST)Gerald'tHooft我经常收到来自业余物理学家的信件，他们相信已经得到了我们这个世界的答案，他们的意图良好，但毫无用处他们相信这一点，只是因为他们对于解决现代物理学问题的真正的方法完全不懂如果你真的想对物理学定律的理论理解做出贡献的话――如果你能做到，那将是令人兴奋的体验――你需要知道很多东西首先，必须认真对待这一点所有必须的科学课程是在大学教的，因此，自然地，你应该做的第一件事是进入一所大学，并学习你能够学到的所有知识但是，如果你还很小，还在上中学，在进入大学之前，你不得不忍受那些被称之为科学的幼稚的奇闻轶事时，你怎么办？如果你已经比较年长，你完全不期望参与到那些吵闹的年轻大学生中间去时，你又怎么办？19在这个时代，你完全可以从internet上收集到所有的知识而现在的问题是，Internet上有太多的垃圾你能从中选出那些真正有用的少底可怜的网页吗？我很清楚什么东西应该教给那些刚入门的学生那些绝对必须的课程和主题的名字是很容易列出的，并且这是我下面已经做了的我在这里的目的是搜集那些真正有用文章和书所在的网页，最好是可以下载的。

通过这种方法，成为一个理论物理学家的成本不会超过一台能和Internent连接的计算机，一个打印机，很多很多的纸和笔不幸的是，我还是不得不建议你还得去买一些课本但这儿是很难给出建议的，也许在未来的网站上再说让我们先给出我们最低限度的知识需求下面所列的科目是必须学习的任何的遗漏都都将会得到惩罚：失败确信我是对的：你不用单凭信仰相信这一点——你可以验证你可以试你能做到的各种不同的方法你将会发现，一次又一次，那些研究者做出的事情的确是最聪明的令人惊异最好的课本都有练习做这些练习，看看你是否理解了所有的内容你要尽量的达到这种程度：发现大量的印刷错误，一些微小的错误和一些重要的错误，并想象你怎么样用一个更聪明的方法写那些教材我可以告诉你我自己的经验我是非常的幸运的，有那么多的优秀的老师在我周围这帮助我不会误入歧途这一点帮助我一路到达Noble奖但是我没有Interent我将尝试做你的老师这是一个令人畏惧的任务我正在请学生，同事和老师们帮助我改进这个站点目前这个站点的建立是仅仅为了那些想成为理论物理学家的人，不是所有的普通人，而是那些完全决定想要得到Noble奖的非常好的人如果你比较普通，那么，首先完成那些那些让人厌恶的小学，初高中学习，并且按部就班的学习那些教育者和专家们是如此混帐地把每一个细小的部分都仔细地嚼碎了再喂给你的知识。

这个站点是为了那些有雄心壮志的人我确信任何人都可以这样做，如果你具有一定的智力，兴趣和决心理论物理学就像一座摩天大楼他有坚实的基本数学和经典（20世纪前）物理学的基础即使现在我们有这么多的物理学突破，也不要认为20世纪前的物理学是不相关的在那些日子里，坚实的基础是放置我们享受的知识的地方在你自己没有重新构建这些基础前，不要去尝试构建你自己的摩天大楼摩天大楼的下面几层是由先进的数学组成的，它们让经典物理学理论变的更加美丽如果你想走的更高，这是必须的此后，列出一些其他的主题最后，如果你足够疯狂，想解出那些可怕的让人困惑的调停引力物理学和量子世界的矛盾这样的问题，你将需要继续学习广义相对论，超弦，M－理论，卡拉比－丘紧致化等等这是摩天大楼目前的顶端还有其它一些峰，如波色－爱因斯坦凝聚，分数量子霍尔效应，等等如同过去几年证明了的，也是很好的得Nobel奖的论题给你一个忠告：即便你聪敏绝顶，你还是很可能在某些地方被困你自己在网上冲浪吧找更多的东西告诉我你的发现如果这个站点对那些打算进入大学学习的人有所帮助，如果激励了某些人，帮助一些人沿着这条路走，去除了他或者她走向科学道路上的一些障碍，那么我想这个站点是成功的。

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你可能觉得奇怪，他们的确在物理学中很有用DaveE.Joyce的三角函数课程这是必须的:JamesBinney教授的复数课程(差不多)上面所有的,在这里!(K.Kubota,Kentucky).还可以看ChrisPope的讲义:Methods1-ch1Methods1-ch2复平面柯西定理和围道积分(G.Cain,Atlanta)代数方程近似方法级数展开：Talylor级数解复数方程三角函数：sin(2x)=2sinxcosx,等等求基本函数（sin,cos,exp）的微分积分，可能的话，求基本函数的积分微分方程组线性方程组Fourier变换复数的使用级数的收敛Cauchy定理和围道积分法（现在这很有趣）Gamma函数（享受在学习他的性质时的乐趣）.高斯积分偏微分方程组Dirichlet和Neumann边界条件这些是针对初学者的有些内容可能做为一个完整的讲座课程这些内容的大多数是物理学理论中必须的在开始学习后面一些内容的时候，你不需要完成所有这些课程，但记住以后要回来完成那些你第一次漏过去的一套来自哈佛的非常好的讲义;Lagrange和Hamilton方程的更多讲解A.A.Louro的光学讲义AlfredHuan的“统计力学”教材DonaldB.Melrose教授的热力学讲义经典力学：静力学（力，应力）；流体静力学。

牛顿定律行星的椭圆轨道多体问题作用量原理哈密顿方程拉个朗日（不要跳过，及其重要！）谐振子泊松括号波动方程液体和气体纳维－斯托克斯方程粘滞性和摩擦光学：折射和反射透镜和镜子望远镜和显微镜波传播导论多卜勒效应波的叠加的惠庚斯原理统计力学和热力学：热力学第一，第二和第三定律玻尔兹曼分布卡诺循环热力学模型伊辛模型（把求解2维伊辛模型的技术推迟到后面）普朗克的辐射定律（作为量子力学的前奏）（仅仅一些非常基本的）电子学：电路欧姆定律电容，电感，利用复数计算他们的效应晶体管，二极管（他们的工作原理以后再学）MathematicaforStudentsofSciencebyJamesKellyAngusMacKinnon,ComputationalPhysicsW..J.Spence,ElectromagnetismBoThide抯EMFieldtheorytext(advanced)杰克逊的书中已经做出的练习题,set1/set2IntroductiontoQMandspecialrelativity:MichaelFowlerAnalternativeIntroductionNielsWaletlecturecourseonQM(Manchestelecturenotes即便是最纯的理论家也许对计算物理的某些方面感兴趣。

电磁学的麦克斯韦理论麦克斯韦定律（均匀和非均匀）介质中的麦克斯韦定律求解这些情况下的方程：真空和均匀介质（电磁波）;在一个箱子内（波导）;在边界上（折射和反射）；（非相对论）量子力学玻尔原子德布洛意关系（能量－频率，动量－波数）薛定厄方程（有电势和磁场）艾伦菲斯特定理箱中的一个粒子氢原子,给出详细的求解过程塞曼效应斯塔克效应量子谐振子算符：能量，动量，角动量，产生和消灭算符他们之间的对易关系量子力学的散射理论导论放射性衰变原子和分子化学键合原子和分子光谱光的发射和吸收量子选择定则SolidStatePhysics:notesbyChetanNayak(UCLA)固体物理.晶体布拉格反射介电常数和抗磁磁导率布洛赫谱费米能级导体，半导体和绝缘体电子和空穴霍尔效应裂变和聚变液滴模型核的量子数汤川理论等离子体物理：磁流体动力学，阿耳文波SeeJohnHeinbockel,Virgunia.SeeChr.Pope:Methods2G.'tHooft:Liegroups,inDutch+exercises特殊函数和多项式(你无需记住这些，只要能够理解就行了).高等数学：群论，和群的线性表示李群理论。

矢量和张量更多的求解（偏）微分方程和积分方程的技巧极值原理和基于它的近似技巧差分方程产生函数希尔伯特空间泛函积分导论PeterDunsby'slecturecourseontensorsandspecialrelativityMichigannoteson(advanced)QuantumMechanics狭义相对论洛仑兹变换洛仑兹收缩，时间膨胀E=mc24－矢量和4－张量麦克斯韦方程的变换规则相对论多卜勒效应高等量子力学：希尔伯特空间原子跃迁光的发射和吸收受激发射密度矩阵量子力学的解释贝尔不等式向相对论量子力学过渡：狄拉克方程，精细结构电子和正电子超导的BCS理论量子霍尔效应高等散射理论色散关系微扰展开WKB近似极值原理波色－爱因斯坦凝。