Intenté leer algunos libros relacionados con la cosmología, la óptica cuántica y otras cosas, y las matemáticas fueron realmente difíciles. ¿Qué tipo de matemáticas aparte de las relacionadas con la mecánica cuántica requiero?

La respuesta de Jerzy es una forma muy práctica y sensata de proceder. Probablemente esté saltando a aguas profundas y conociendo algunas cosas aparentemente complicadas demasiado rápido, por lo que no debe preocuparse si no está claro de inmediato: necesita encontrar a alguien que pueda explicar cuáles son las primeras ecuaciones o símbolos o ideas que ve que no No entiendo mal, y le indica dónde aprender sobre las matemáticas necesarias.

Puedo agregar algunas generalidades. Sin saber exactamente lo que encontró difícil, es difícil ser más útil.

Para comprender profundamente la cosmología, deberá comenzar conociendo algunos cálculos multivariados, y deberá comprender la noción de un tensor, porque la base de la cosmología moderna es la relatividad general, que es una teoría basada en tensores. Sería de gran ayuda tener algunos antecedentes e instrucción en geometría no euclidiana, y probablemente sea mejor aprender geometría diferencial desde un punto de vista moderno.

Pero un texto tradicional basado en la física en relatividad general como Adler-Bazin-Schiffer probablemente daría suficiente introducción para continuar. Si dices qué libro estabas leyendo, intentaré pensar en una introducción mejor, más moderna y más simple, así que no busques el texto que mencioné allí: ¡es realmente viejo!

Para la óptica cuántica, no estoy seguro exactamente de los textos que trató de leer, pero, por supuesto, necesitará conocer el formalismo de la mecánica cuántica, lo que significa básicamente álgebra lineal y espacio de Hilbert, y posiblemente necesite saber sobre el enfoque teórico de campo para muchas físicas corporales, y necesitará conocer la óptica clásica y las ecuaciones de Maxwell.

En general, aprenda a caminar antes de intentar correr, ¡a menos que descubra que puede correr muy bien!

Para la relatividad, todavía me gusta el libro introductorio de Rindler sobre relatividad especial, es rico en ejemplos físicos, y las matemáticas no son demasiado difíciles, y creo que prepara muy bien el terreno para la relatividad general.

Para la cosmología, “Los primeros tres minutos” de Weinberg sigue siendo una lectura obligatoria.

Es una escritura popular, pero está realmente brillante. Y agrega apéndices matemáticos simples que no utilizan más que la mecánica clásica para agregar y mejorar la presentación.

Oh, lo sé. Una vez revisé un libro de la biblioteca, ya que se titulaba algo así como “Una introducción fácil al filtrado digital”, de Bell Telephone Labs. Había mirado el prefacio y decía “esta será una introducción realmente fácil y sencilla”. Perfecto, justo lo que necesitaba.

Llevo el libro a casa, me siento, paso al Capítulo Uno, y comienza algo como esto: “Por supuesto, todos sabemos que la 33a conjetura de Piotr sobre las matrices transfrugatorias significa que todos los occilotes permafragicos inhiben la bifringencia muchoustustoria en las fumarolas epicíclicas”.

O algo así. Mis ojos brillaron en esa primera oración.

Gruñí y dejé el libro.

Al final resultó que, el tema PODRÍA explicarse de manera relativamente simple, la revista Byte lo hizo poco después, sin palabras de 6 sílabas.

Las cosas cuánticas son un poco más difíciles que eso, realmente necesitas ponerte al día primero con las cosas que no enseñan en la mayoría de las clases, como funciones de onda, notación de corchetes, teoría de perturbaciones, renormalización y más.

También fallé en eso, ya que revisé el libro de Dirac sobre el tema, y ​​aunque los expertos dicen que es un libro maravilloso, no pude pasar la primera página.

Así que no te sientas mal, es un tema difícil. Si realmente quiere aprenderlo, probablemente necesite un curso de matemáticas especializado, que probablemente tenga requisitos previos como cálculo diferencial avanzado e integral y ecuaciones diferenciales y cálculo de variaciones y teoría de conjuntos y topología. ¡Varios semestres universitarios valen la pena allí!

La física usa todo tipo de matemáticas, a veces incluso puedes formular las mismas leyes físicas de diferentes maneras usando diferentes conceptos matemáticos. Por lo tanto, probablemente sea mejor aprender, si encuentra un nuevo concepto matemático en un libro de física, intente aprenderlo. Yo, por mi parte, tengo problemas para aprender ideas puramente abstractas, siempre necesito alguna “visualización” física del concepto para comprenderlo. Abordarlo “desde el lado de la física” me da inmediatamente un ejemplo físico para pensarlo cuando leo sobre abstracciones.

Cualquier matemática que encuentres en esos libros es la respuesta corta. La cosmología utiliza la relatividad general, por lo que debe aprender algunas geometrías / variedades diferenciales. Óptica cuántica, creo que necesitas álgebra lineal y ecuaciones diferenciales.

En general, tómalo más despacio. Comience con libros que pueda digerir en lugar de saltar a libros duros.

Después de leer Inflationary Universe de Alan Guth, me inspiré para aprender más sobre cosmología. Así que salí y conseguí el libro de texto de Weinbergs Cosmología. Abierto a la primera página y fue como “¿Qué es todo esto?”
Lo siento, realmente no tengo nada que agregar a las otras respuestas, pero recuerdo haber tenido la misma experiencia.