¿Dónde se comienza (matemáticamente) en física?

Bueno. No puedes hacer física sin matemáticas.

Ahora las matemáticas básicas que necesita saber (suponiendo que ya conozca las matemáticas de la escuela secundaria) es:

  • Cálculo (diferenciación, diferenciales parciales, integración, integración de muchas variables …)
  • Cálculo vectorial (igual que el anterior pero aplicado a funciones con valores vectoriales)
  • Números complejos (aunque hice estos en la escuela secundaria)
  • Álgebra lineal (vectores, matrices, determinantes, vectores propios …)
  • Sumas, series, límites (en principio, esto también se trata a menudo en la escuela secundaria)
  • Ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales .

Con estas herramientas, básicamente puedes aprender la mayoría de la física de pregrado .

La única adición es el cálculo de Tensor , que es necesario para la Relatividad General (pero no para la Rel. Especial) y la mecánica de fluidos.

Dicho esto, solo conociendo Cálculo y Números Complejos, más álgebra lineal muy básica (los conceptos básicos de vectores y matrices) puede comprender la mayoría de la Mecánica Clásica y el Electromagnetismo y, en cierto sentido, la Mecánica Cuántica .

Para la mecánica cuántica, sin embargo, es mejor conocer el álgebra lineal, ya que muchos conceptos se basan en eso.

Por supuesto, para resolver cualquier problema más allá de los modelos básicos de juguete, las ecuaciones diferenciales son imprescindibles (además, la ecuación de Schrodinger también es una ecuación diferencial parcial).

Orden recomiendo:

  1. Números complejos
  2. Series, sumas, límites
  3. Cálculo y cálculo vectorial
  4. Álgebra lineal
  5. Ecuaciones diferenciales

El mejor libro para comenzar es el Entrenamiento básico en matemáticas: un programa de acondicionamiento físico para estudiantes de ciencias de Ramamurti Shankar. Este libro contiene todas las matemáticas mínimas absolutamente necesarias para la física de pregrado y lo hace de una manera breve y autónoma. No habla de ninguna física, pero necesitará estas matemáticas para hacer la física.

A dónde irá después dependerá de la fortaleza de su plan de estudios de física de la escuela secundaria. Si solo tuvo un semestre de física con honores, querrá leer los 2 libros sobre Fundamentos de Física ( 1 ) ( 2 ) del mismo autor que el anterior (este ni siquiera es el último libro suyo en la lista … el tipo escribe grandes libros, está bien). Si ha realizado más de 2 semestres de física de AP o IB y es bueno en su juego de matemáticas, puede saltar adelante.

A continuación, antes de leer nuevos libros de texto, debería ver absolutamente las fantásticas conferencias de Leonard Susskind en YouTube. Mira específicamente las conferencias sobre:

Mecánica Clásica, Mecánica Cuántica, Relatividad Especial, Mecánica Estadística

¡Estas son solo presentaciones brillantes de los temas y una visita obligada para todos los amantes de la física!

El siguiente lugar a seguir son los libros de texto avanzados de pregrado. El libro de texto que elija para cada materia depende de sus preferencias:

(Te recomiendo que abordes los temas en este orden)

Electromagnetismo : Griffiths (libro más fácil y popular pero tratamiento algo endeble), Reitz-Milford-Christy (tratamiento riguroso pero muy seco), Schwartz (más corto, más matemático, mayor énfasis en la relatividad)

Mecánica clásica : Taylor (más larga, prolija pero increíblemente buena para explicar), Marion-Thornton (más corta, más seca pero con la misma información)

Mecánica cuántica : Griffiths (tratamiento fácil pero muy superficial, lento), Shankar (solo un libro increíble, muy riguroso, largo)

Mecánica Estadística Schroeder (más fácil, requiere algo de Mecánica Clásica y Cuántica básica), Schwabl (requiere un nivel cuántico de pregrado pero el mejor libro sobre el tema, avanzado y difícil)

Estos libros cubren aproximadamente el conocimiento teórico mínimo de una educación física estándar de pregrado. Si eres inteligente y trabajas diligentemente, podrías terminar todo esto razonablemente antes de comenzar la universidad.

¡Buena suerte y trabaja duro!

Busque libros de texto de Física Matemática: Geometría (Diferencial) de Curvas y Superficies, Topología, Cálculo de Vector y Tensor, Métodos Matemáticos y Estadísticos para Física o para Mecánica Cuántica, Óptica, Relatividad General, etc.

Busque libros escritos por las mentes más grandes del mundo y disfrútelos por su claridad de discurso: P. Dirac, M. Planck, J. Maxwell, GW Gibbs, L. Boltzmann, A. Einstein, etc.

Busque la aplicación de N. Bohr de la teoría cuántica a la estructura atómica para una buena formulación del principio de correspondencia (podría estar equivocado, ¡ha pasado un tiempo!).

Aunque no es estrictamente matemático y si aún no lo ha hecho, encuentre las conferencias de Feinmann sobre física y el curso Landau & Lifshitz de física teórica .

Eso debería mantenerte ocupado por un tiempo.

Actualización: si está interesado en resolver ejercicios de física fuera de la corriente principal, busque la colección de A. Sakharov; Te ayudará a pensar como un científico.

El cálculo es la matemática número uno para aprender primero para la física. Incluso muchas clases de física del primer semestre usan cálculo, por lo que lo necesitará desde el principio. Después de eso, el cálculo multivariable probablemente sería el siguiente. Las ecuaciones diferenciales también son un gran problema y pueden ser realmente útiles para resolver problemas en clases de tercer o cuarto semestre y más adelante.

Libro de física matemática de Riley, Hobson es bueno. No es solo un libro para principiantes, puede usarlo durante sus días universitarios, de licenciatura y maestría. Definitivamente es muy fácil entender los conceptos, y aún así es muy completo para cubrir las necesidades básicas.

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