¿Qué les resulta tan difícil a los demás acerca de la física?

Como estudiante de matemáticas que va a obtener un título superior en matemáticas, curiosamente, encuentro que la física es difícil precisamente porque es diferente de las matemáticas, al menos las matemáticas más abstractas y teóricas con las que estoy más familiarizado.

Hay algunas respuestas que atribuyen la dificultad a las matemáticas avanzadas involucradas en la física moderna (en realidad, incluso la física clásica). Es comprensible, ya que las matemáticas involucradas ESTÁN considerablemente avanzadas. Sin embargo, nunca me he sentido cómodo con la física como estoy con las matemáticas desde que comencé a aprender el tema. Una cosa es construir la teoría en términos abstractos y resolver problemas en su forma más amplia; Otra es utilizar la teoría en una situación específica e interpretar el resultado en el mundo real.

En física, a menudo el rigor matemático se vuelve menos importante que la intuición. Hay una broma clásica sobre la “prueba del físico”, que usamos para describir una prueba que se basa en gran medida en la intuición, pero que puede tener lagunas o conceptos imprecisos. No quiere decir que esto sea algo malo; los matemáticos también usan la intuición con bastante frecuencia (consideremos los primeros días del cálculo); Además, a veces las lagunas en la prueba son detalles técnicos realmente menores que tienen poca influencia en toda la imagen. Pero me siento un poco molesto y, a menudo, me encuentro atascado tratando de llenar los vacíos, en lugar de hacer lo que la física realmente debe hacer.

En física de pregrado, hasta donde yo sé, dominar las técnicas de las matemáticas es mucho más importante que comprender la teoría subyacente. Mis amigos en física resuelven ODE y PDE mucho más rápido que yo; calculan integrales y series de Fourier con tal rapidez que encuentro asombroso. Sin embargo, no necesariamente conocen los teoremas de existencia de EDO, o el análisis funcional involucrado en las series de Fourier. Mi atención a lo último ha restringido de alguna manera mi capacidad de hacer lo primero. De hecho, he desarrollado un cierto nivel de disgusto por hacer ejemplos; Haré uno o dos ejemplos no triviales más fáciles para ilustrar los conceptos y sentir lo suficiente.

Finalmente, la física es una ciencia NATURAL más allá de todo. Se proponen teorías en física para describir el mundo físico, no solo por su propio bien. Por otro lado, a los matemáticos a veces no les preocupa si la teoría es aplicable a la vida real. Sin embargo, el mundo físico es complejo, caótico y desordenado, y uno tiene que construir un modelo bien comportado y bien definido para aproximarlo. Encontrar el modelo correcto con la cantidad adecuada de suposiciones es increíblemente difícil, y me encuentro incompetente en este aspecto.

Sin embargo, soy perfectamente consciente de que ciertas áreas de la física moderna son matemáticamente rigurosas y teóricas; También soy consciente de que muchos matemáticos también son físicos. Sin embargo, a nivel de pregrado, esta ha sido mi experiencia. Es por eso que tengo el mayor respeto por los físicos; pueden hacer algo que quizás nunca logre.

Oh tantas cosas:

A) Los muchos conceptos extremadamente contraintuitivos:

El ejemplo cliché es la teoría cuántica, pero incluso en la mecánica clásica hay muchos resultados que me sorprenden. Tome la procesión giroscópica, por ejemplo. Es un resultado que simplemente se cae de la conservación del momento angular, sin embargo, cada vez que veo este video, mi cerebro lucha por encontrar una justificación que no sea “antigravedad”.

salte a 2:40 para la parte alucinante

B) Matemáticas

Las matemáticas son difíciles, son difíciles para todos, pero más para algunos que para otros. La educación formal en física comienza asumiendo una comprensión básica del cálculo, eso ya es una matemática bastante avanzada. De inmediato, si no tienes algunas habilidades matemáticas fundamentales, tus cursos de física serán muy desafiantes.

Y empeora a partir de ahí. A medida que fui estudiando más y más física, las matemáticas que he expuesto se han vuelto cada vez más abstractas y difíciles de entender. Hay momentos en los que solo tengo que renunciar a tratar de obtener una comprensión intuitiva de las matemáticas y encontrar consuelo en las palabras inmortales de John von Neumann:

Joven, en matemáticas no entiendes las cosas. Sólo te acostumbras a ellos.

C) Competencia

Las dos primeras razones son intratables, están ligadas a la estructura misma de la física. Sin embargo, esta tercera razón no es, tiene que ver con la estructura de la sociedad y la forma en que se enseña física.

La física está llena de personas realmente inteligentes y realmente motivadas, y cuanto más profundizas en ella, más inteligentes y motivados se vuelven tus compañeros. Esto es importante porque la forma en que la sociedad nos juzga siempre es relativa a nuestros pares. ¿Quieres ir a la escuela de posgrado de física, bueno, tienes que demostrar que eres uno de los mejores estudiantes universitarios de física? Si quieres convertirte en profesor, tienes que demostrar que eres uno de los mejores estudiantes de postgrado / postdoctorado en física. En cada nivel, sus compañeros mejoran y la competencia se vuelve más feroz.

Por supuesto, puede decir lo mismo para muchos campos, incluso más allá de STEM. Pero la física tiene el problema adicional de que incluso los cursos introductorios de física son competitivos. En la universidad, las clases introductorias de física generalmente se califican en base a una curva estricta con límites de calificación establecidos (por ejemplo, ~ 20% de la clase obtiene A, 40% B, etc.). Para que te vaya bien en estas clases, debes hacerlo mejor que tus compañeros. Aunque nunca se indica explícitamente, estas clases introductorias generalmente sirven como “deshuesadores” que se supone que expulsan a las personas de las ciencias físicas o la ingeniería. Esto a menudo lleva a muchos estudiantes de física, incluyéndome a mí, a sentir que lo importante no es comprender el material sino vencer a sus compañeros en términos de puntajes de las pruebas. Si bien entiendo que es importante diferenciar a los estudiantes en función del rendimiento, hace que el proceso de aprender física sea mucho más tedioso y estresante de lo que siento que sería de otra manera.

Por favor aclare lo que quiere decir con “naturalmente capaz de entenderlo sin dificultad cuando aprende por diversión”. ¿Quieres decir cualitativamente, o puedes hacer las matemáticas también?

Recuerdo que una vez leí una cita de Jack Abbott (autor) quien dijo que entendía la mecánica cuántica sin las matemáticas; eso me pareció una exageración. Estoy familiarizado con algunos de los conceptos en mecánica cuántica y especial y general relativamente, pero no diría que los entiendo sin las matemáticas (que no tengo).

Sospecho que hay 3 grupos de personas:

  1. Personas que no pueden comprender los conceptos de la física incluso de forma cualitativa.
  2. Personas que pueden entender los conceptos de manera general pero no pueden hacer los cálculos.
  3. Personas que entienden la física en un nivel u otro, incluidas las matemáticas involucradas hasta ese nivel.

No puedo explicar a las personas en el grupo (1). Tal vez solo son flojos, o no están interesados. Quizás encuentren consuelo en lo sobrenatural.

Matemáticas. Las matemáticas hacen llorar a mi cerebro. Algunas personas simplemente vienen con la aptitud innata o se esfuerzan por recorrerlo y resolverlo. Prefiero ver a las Kardashians mientras comen Funyuns bañadas en ketchup †.


Odio a los Kardashians, Funyuns y ketchup.