¿Cómo es tomar Física 208 (Principios de Mecánica Cuántica) en Princeton?

Este es el curso introductorio de mecánica cuántica de Princeton y es parte de la secuencia requerida de cursos para estudiantes de física. Como tal, lo toman todas las especialidades de física, además de algunas personas de departamentos relacionados como matemáticas, astrofísica e ingeniería eléctrica. Al menos cuando lo tomé en 2005, esto significaba que la inscripción total estaba aproximadamente en el rango de 30-35.

Es un curso QM bastante estándar basado en el texto de Griffiths. Tal vez lo más inusual es que podría colocarse un poco más tarde en la secuencia de física que los cursos de QM de introducción en otras escuelas. Princeton hace que sus estudiantes tomen un curso sobre las formulaciones lagrangiana y hamiltoniana de la mecánica clásica en el otoño del segundo año, antes de introducir cualquier mecánica cuántica. Esto me parece razonable, ya que los lagrangianos y especialmente los hamiltonianos juegan un papel importante en QM. Sin embargo, al menos en el momento en que tomé PHY208, mi impresión fue que otras escuelas no adoptaron este enfoque. Por lo que vale, la variante más desafiante del curso de mecánica lagrangiana y hamiltoniana es conocida cariñosamente por los estudiantes de Princeton como “death mech” y es técnicamente más difícil que PHY208.

La dotación de personal para PHY208 probablemente cambia razonablemente a menudo. Cuando tomé el curso en la primavera de 2005, Curtis Callan lo enseñó. Fue una figura destacada en el desarrollo de la teoría cuántica de campos (ver la ecuación de Callan-Symanzik) pero desde entonces se ha movido a la biología teórica. Lo más destacado de su enseñanza es que, por lo general, tenía todas las notas del curso escritas cuidadosamente en la pizarra antes de que llegaran los estudiantes. Fue genial ver a un físico tan distinguido poner tanto esfuerzo en la organización y la claridad del curso. Admiraba mucho su enseñanza y terminé trabajando con él para uno de mis documentos junior al año siguiente (por cierto, ese documento junior tenía un problema en bioinformática y, como tal, tenía poco que ver con el contenido de PHY208).

PHY 208 es la primera serie de pregrado de dos partes de Princeton sobre mecánica cuántica. La clase se enfoca en los primeros cinco capítulos de Griffiths, cubriendo la ecuación de Schrodinger en 2 y 3 dimensiones, algo de formalismo (espacios de Hilbert, el principio de incertidumbre generalizada y transformaciones de espacio de posición / momento), momento angular, giro, sistemas de dos partículas (es decir la interacción de intercambio y el requisito de simetrización), y la mecánica estadística (degeneración, potencial químico y fórmula de Planck) en profundidad razonable. En las últimas dos semanas, la clase toca la teoría de la perturbación independiente del tiempo y aborda un tema variado que varía según el año y depende del profesor que imparte la clase.

Tomé PHY 208 en la primavera de 2015, cuando fue enseñado por el teórico de cuerdas Herman Verlinde (la clase generalmente es impartida por Shivaji Sondhi). Verlinde cubrió la información cuántica, la teletransportación y las matrices de densidad en la última semana, temas que realmente aclararon algunos de los fundamentos conceptuales de la mecánica cuántica: la naturaleza de la medición, los estados puros y mixtos, y la diferencia entre la incertidumbre clásica y cuántica.

En general, la clase estaba bien preparada; Los temas que se presentaron fueron cubiertos en profundidad, y las tareas para el hogar complementaron las lecturas y conferencias. Los conjuntos de problemas tomaron entre 10-15 horas / semana hacia el comienzo del curso, y 6-10 horas después de las primeras 5 semanas. El consenso general fue que los problemas eran más computacionalmente intensivos que conceptualmente desafiantes. El profesor Verlinde estaba muy comprometido con la enseñanza (he oído que el profesor Sondhi también lo está), y se esforzó por estar disponible la mayoría de los días de la semana para el horario de oficina, aunque su estilo era un poco caprichoso.

Los requisitos previos más importantes en mi opinión son una base muy sólida en álgebra lineal (es decir, tomar MAT 204 o MAT 217 sobre MAT 202) y, menos críticamente, cierta familiaridad previa con la mecánica de transformadas y ondas de Fourier. Notablemente, una clase previa en ecuaciones diferenciales o un tratamiento riguroso de la mecánica lagrangiana no son necesarios para el éxito en PHY 208. En general, las matemáticas se desarrollan según sea necesario en clases de física de nivel medio a alto (es decir, una clase sobre relatividad general no requieren un curso previo en geometría diferencial).

En términos de dificultad, tal vez PHY 208 ya no esté a la altura de su reputación (Entrevista de Jeff Bezos), pero la clase definitivamente implica un compromiso serio de tiempo y esfuerzo. En mi opinión, este esfuerzo valió la pena: PHY 208 fue probablemente mi favorito entre mis clases de física de primer y segundo año en Princeton.

Eso es bueno, comienzas con los principios de la mecánica cuántica como un paso hacia una mecánica cuántica más avanzada, donde podrás aplicarla para comprender muchos fenómenos físicos como debería ser.

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