多年來,都有學生問我這樣的問題:他們不是物理專業,但他們對物理很感興趣。 他們可以做什么來實現自己的夢想? 對于每一個這樣的學生,我都細心地給他們做了一些初步的指導。 我發現,在這些學生中如何自學高中物理,有很多才華橫溢的頭腦,也有很多勤奮執著的毅力。 但由于缺乏必要的初始條件,他們最終沒能如愿進入大學物理系。 在我指導過的學生中,有不少學生后來在考研時成功進入了物理各個領域。 甚至有同學通過自己的努力,成功逆襲985大學理論物理專業。 當然,這些學生的成功很大程度上歸功于他們自己的努力。 盡管如此,要做任何事情并朝著正確的目標前進,適當的初始條件是必不可少的。
我在學校向學生教授幾門物理基礎課程。 很多時候,我在給學生講課時,發現他們對學習這些課程所需的基礎知識掌握得不夠牢固; 在講課中,我還發現一般教材在處理某些問題時在細節上過于簡單,導致學生不知道“如何從這個方程推導出下一個方程”。 這種情況往往會導致很多學生對學習新知識失去信心,更給自學者帶來很大的麻煩。
出于以上原因,以及其他類似的原因,我受到啟發,開始了這個系列,以便引導更多有夢想的學生進入物理領域,幫助他們克服困難,重拾對未來的信心。
一般情況下,自學物理的學生最早也要到大學二年級才開始學習物理課程。 另外,他們還有自己的專業課程需要照顧,所以時間有點緊張。 幸運的是,對于理工科學生來說,二年級就已經有了很好的數學基礎,這對于學習物理課程會有很大的幫助。 因此,不必擔心開始得太晚。 只要你能合理分配自己的時間并堅持下去,用不了多久你一定會有所收獲。
說到在大學物理系學習,最重要的當然是四年的課程大綱。 大學物理系的主要課程分為數學基礎、普通物理、理論物理、物理實驗和專業選修課五類。 在這個系列中,我主要討論兩類課程:普通物理和理論物理。 必要時我會簡單介紹一下所需的數學基礎。 至于物理實驗和專業選修課,由于條件有限,我就不討論了。
物理系的數學基礎包括微分積分、微分方程、向量分析、線性代數、概率論等課程。 如果您是科學與工程專業的學生,??您將學習所有這些數學。 然而,物理系對這些數學基礎的要求更高。 因此,你應該自行補充和完善這些基礎知識。
普通物理包括力學、熱學、電磁學、光學和原子物理五門課程。 理論物理包括理論力學、電動力學、熱力學與統計物理、量子力學四門課程。 這四門課程被稱為大學物理系的四大力學。 在理論物理課程中,還有一門重要的輔助課程:數學物理方法。 數學物理方法是物理系數學必修課,包括復變函數和偏微分方程。 由于物理系對這門基礎數學課程有特殊要求,因此由物理系教師授課,并配有專門準備的教材。 基礎課中如何自學高中物理,除了上述課程外,還有一門重要的基礎課:固體物理,它是學習很多專業選修課的基礎。 如果你打算對物理學的某一專業領域進行更深入的探索,或者利用物理學的基礎知識從事其他科學技術領域的研究,那么固體物理學是一門重要的課程。
下表列出了大學物理系各基礎課程的開課順序。 你可以參考這個順序來安排你的學習時間。
學期/學年參考資料
上學期/一年級
高等數學、力學
下學期/一年級
高等數學、熱科學
上學期/大二
線性代數、電磁學
下學期/第二年
光學和數學物理方法
上學期/三年級
原子物理學、電動力學
下學期/三年級
概率論、量子力學
上學期/四年級
熱力學與統計物理、固體物理
需要注意的是,理論力學基本上是普通物理力學的理論擴展。 由于現代物理學的前沿研究已經遠遠超出了力學的范圍,對理論力學知識的依賴較少,一些學校在教學計劃中取消了理論力學課程。 因此,理論力學課程沒有列在上面的學習計劃中。 然而,理論力學中的分析力學方法在物理學的前沿研究中發揮著重要作用。 因此,如果你打算進入物理學的前沿領域,你應該在完成力學課程后花時間學習分析力學。
完成上述課程后,您將具備學習物理的基本技能。 然而,不要認為這些課程本身就是物理學;它們是物理學。 它們只是為深入探索物理的各個專業領域提供基礎。 無論是基礎數學課程還是基礎物理課程,都只是物理浩瀚海洋中的一個個小港灣。 從這里開始,你將駛向未知的大海。 物理的海洋浩瀚無垠,擁有許多神奇迷人的海域,每個海域都有值得觀賞的浪花。 揭開這些飛濺的波浪背后的迷人奧秘,是浩瀚物理海洋中每個人的終極夢想。
夢想始終是人類進步的動力。 沒有夢想,就沒有今天的世界,也沒有未來。 對于人類的進步來說如此,對于每一個人來說也是如此。 如果你對未來有夢想,請跟隨我,一起跨過物理的門檻,用你的夢想托起明天的太陽!