¿Qué preparación puedo hacer durante el invierno para asegurarme de que me vaya bien en la mecánica cuántica que clase el próximo semestre?

Según sus antecedentes, está en excelente forma para patear el trasero de la mecánica cuántica.

Lo que terminará siendo más importante es un dominio del álgebra lineal en un nivel más abstracto (piense en Axler, no en Strang). Pero eso está en el camino. Para su primer semestre en cuanto, la familiaridad con las ecuaciones diferenciales probablemente será lo más importante, junto con los números complejos. [1]

Como se aludió en la nota al pie, a medida que avance en su estudio de la mecánica cuántica, se familiarizará necesariamente con los conceptos básicos de los operadores y los espacios vectoriales como se considera en un entorno abstracto. Eso es lo que es la mecánica cuántica, por lo que no puedes salirte con la tuya sin saberlo.

De todos modos, para responder a su pregunta, diría que mire algunas de las conferencias OCW de Allan Adams para 8.04 en el MIT. El hombre es un maestro increíble, y su entusiasmo es contagioso. Si ves las conferencias en orden, definitivamente son accesibles para alguien con tu experiencia. También podría leer el primer capítulo del libro de Shankar sobre mecánica cuántica, que comprende un tratamiento muy riguroso del álgebra lineal utilizando la notación estándar de la mecánica cuántica (es decir, la notación de Dirac). Otro gran libro es Siran Quantum Pieces de Scarani . Está dirigido a estudiantes de secundaria, pero el primer capítulo le dará una gran intuición para la mecánica cuántica y es muy accesible en términos de formación matemática.

Sin embargo, sobre todo, puedes usar tus vacaciones de invierno para descansar un poco y no dedicarte tanto a las matemáticas y la física. La mecánica cuántica puede ser un tema muy exigente para estudiar, así que haga que esta vez tenga que descansar (aunque si se baja haciendo matemática y física en su tiempo libre, ¡no se preocupe! D).

[1] Un descargo de responsabilidad siempre crucial es que puedes pasar por la mayoría de los departamentos de física de pregrado sin tomar una sola clase de matemáticas. Las clases de física tienden a enseñarte las matemáticas relevantes. Por lo tanto, no se trata tanto de tomar clases de matemáticas en las materias relevantes (¡aunque si lo haces es genial!) Sino de sentirte cómodo con el material, independientemente de cómo lo hayas aprendido.

Si tiene el tiempo y desea estar completamente preparado, una buena idea es obtener Griffiths y el manual de la solución (ambos se encuentran fácilmente en línea como archivos PDF) y trabajar en el capítulo 4 más o menos. Griffiths explica las cosas con bastante claridad, y le dará una base sólida para un control de calidad más abstracto.

Sin embargo, eso supone que su curso es más avanzado que Griffiths (es decir, licenciatura muy avanzada o graduado principiante). Si su curso es un curso típico de pregrado, una mejor idea sería centrarse en los primeros dos capítulos.

Además, revisa tus matemáticas! El álgebra lineal (solo el tipo simple, el tipo de dimensión infinita se introducirá en QM, y el álgebra lineal abstracta de estilo Axler es excesivo para todos, excepto la física más avanzada) y los números complejos (solo números complejos básicos, sin análisis complejo) son crucial. También asegúrese de conocer su cálculo (simple y múltiple y vector). Irónicamente, la preparación física no es demasiado importante. Para la QM introductoria e intermedia, no se necesita mecánica avanzada (lagrangiana y hamiltoniana), y rara vez se utiliza la electrodinámica o la mecánica estadística. Sin embargo, sí quieres tener una sólida comprensión de la mecánica básica.

Aquí ya hay excelentes respuestas: realmente no tengo nada que agregarles.

Como dice Matt, ya estás en muy buena forma para abordar la mecánica cuántica. Estoy un poco inclinado matemáticamente, por lo que diría que sigo mejorando en álgebra lineal. Pero no es necesario, también puedes aprender a medida que avanzas.

Peter Halmos escribió un hermoso texto corto llamado Espacios vectoriales dimensionales finitos que puedes leer más o menos directamente y tener una buena idea del tema, aunque también hay un libro de problemas.

Nunca es demasiado temprano para comenzar a leer el texto clásico de Dirac, Los principios de la mecánica cuántica .

Su exposición es extremadamente concisa y más abstracta de lo que necesita para una clase introductoria de mecánica cuántica, pero no hay mejor texto y no hay una presentación más lógica del tema en toda la literatura.

Con QM, el enfoque es calcular primero y luego comprender la importancia de los cálculos. A diferencia de otros temas, no puedes abordarlo desde una perspectiva intuitiva y ENTONCES entrar en detalles técnicos, porque tu intuición, perfeccionada por fenómenos macroscópicos, no se extiende correctamente al nivel cuántico.

Como los otros carteles aquí mencionados han mencionado, necesita un conocimiento previo de espacios vectoriales, matrices, ecuaciones diferenciales parciales, variables complejas, etc. para hacer los cálculos en QM introductorio. Específicamente necesita estar familiarizado con los operadores matemáticos y su uso correcto, porque en QM los observables físicos están representados por operadores.

También sería útil un conocimiento de las técnicas numéricas y gráficas, por ejemplo, para resolver ecuaciones polinómicas de grado 3 o superior, y también para ver las formas de las funciones en 3D.

Aquí hay dos buenos libros más en el nivel de introducción:


Zettili tiene MUCHOS ejemplos trabajados.

Bransden y Joachain son especialmente buenos para aplicaciones de QM en física atómica. Mirar las aplicaciones de física atómica es una buena manera de desarrollar una “intuición” para QM, tal como es.

La respuesta de Matt es una respuesta bastante completa a su pregunta que cubre la mayor parte de lo que necesita saber. La única información adicional que agregaría (a lo que Matt incluso sugiere una alternativa) es posiblemente estudiar por su cuenta los primeros capítulos de un libro de mecánica cuántica como Griffiths.

Si bien Griffiths no proporciona una gran intuición de por qué la mecánica cuántica funciona de la manera en que lo hace, los primeros capítulos lo harán sentir muy cómodo al realizar los cálculos matemáticos que serán necesarios para su clase; puedes desarrollar una mejor intuición para el tema más adelante cuando te inscribes en el curso, pero antes de leer (¡y resolver los problemas!) Griffiths te permitirá tener mucho más éxito en tu clase de mecánica cuántica.

¿Qué tal buscar un curso de QM en línea con video conferencias? Hay uno decente del profesor James Binney en Oxford, incluso tiene su propio libro.

Su experiencia proporciona suficientes herramientas matemáticas para que pueda manejar el curso. Además, un inicio temprano le permitirá identificar cualquier deficiencia que pueda tener. Además, siempre es útil estar adelante siempre que mantenga el equilibrio y no estar demasiado adelantado para que su curso real se vuelva aburrido.

Leer libros de cultura pop sobre QM no te ayudará a prepararte en absoluto. De hecho, probablemente te harían más daño que bien. Pasará muy poco tiempo en una clase de QM hablando sobre las implicaciones extrañas y la definición de un observador, y todo lo demás.

Estarás haciendo matemáticas. MUCHAS matemáticas. Repasa tu álgebra lineal. Casi todo lo que haces en tu primer curso de QM es álgebra lineal.