作者condensed (我的冒险生活)
看板Physics
标题Re: [请益] 门外汉如何学习物理?
时间Mon Nov 29 03:43:17 2010
※ 引述《kratistos (卡地拖)》之铭言:
: ※ 引述《nowash (免洗)》之铭言:
: : 原PO大学念的是法律系
: : 不过高中时代是三类的
: : 因为高中很混可以说完全不会高中物理
: : 那时候看到班上物理很强的人心中都有莫名的崇拜感
: : 对物理这个科目本身也有很浓厚的兴趣(要卯下去算是另一回事了XD)
: : 我一直记得在某篇科普文章提到物理教授跟理发师讨论物理的故事
: : 很向往单纯为了兴趣而学习的模式
: : 现在原PO大学毕业也考过国家考试
: : 有了点时间
: : 想请问如果单纯是为了兴趣想学习物理
: : 我应该把高中的物理翻出来念还是去弄本大学的普物呢?
: : (我的目标暂时定在想要补回当初逃避掉的物理学习)
: : 我大学有修过微积分甲
: : 虽然这个发梦听起来很荒谬
: : 物理跟我以後执业也完全没有关系
: : 还是想请问大家
: : 一个物理门外汉想对这科目本身不只是"觉得很有趣"的情况下
: : 我应该怎麽做呢?
: 首先我建议,绝对不要去看高中物理教科书; 基本上也不需要去看普物
: 教科书。为什麽?因为这些是庞大僵化教育机器的一部分,前者的目的是在
: 短时间内训练学生具备计算与考试能力,而後者的目的是在训练让未来有志
: 於将物理当做专业能力(如物理、其他自然科学或工程)使用的学生在短时
: 间内掌握基本的物理知识。我这里要说的是,这些物理教科书被写出来并不
: 是为了告诉大家物理的本质,更主要是为了某种实用上的目的,而这样的学
: 习方式某种程度上来说很有效率(例如培养工程师、或是参加物理竞赛的学
: 生),但却是相对无趣。
我无法完全同意你对教科书的评价。
台湾的高中物理课本,确实会受限於考试目的,以及编写的成本与经验。
如果要将台湾的高中物理课本和美国的高中物理教材<观念物理>相比,
确实是<观念物理>丰富有趣多了。
但是普物通常都是采用美国的教科书,如果你要将先前的结论套用到美国的教科书上,
我觉得非常的不适切。
美国的教科书,至少在普通物理这种书籍上,例如Young、Serway,
不仅只是具备足够的计算推导练习去因应考试需求,
在取材上都是非常生活化,也兼顾趣味性的,
内容的细节上,也重视观念的盲点与厘清。
你会讶异於只是简单的普通物理,居然足以解释生活周遭这麽多与我们密切相关的东西,
而那些日常生活周遭的事物,居然潜藏这麽多值得探索玩味的地方。
我也赞叹这些教科书作者不愧是顶尖高手,能够贩卖到全世界经的起市场的考验的,
果然十分有料。
总是能以具有启发性的方式,(而非只是把数学细节弄得极其繁杂)
以简单或直觉式的步骤,去得到有趣的结果。
此外,美国大学生学习东西也许没有台湾这麽功利,
在美国大学普物有不使用微积分的版本,就像是我们的高中物理。
可是内容的题材与丰富程度,ㄧ点也不输给台湾高中物理课程。
总以更简单的数学,向没有学过微积分的人解释相同的东西。
但这样的教材,却是非理工科系的课本。
与其说学习过於功利,不如说台湾的环境比较功利。
但不能以此推论到任何地方。
起码台湾在这个没有人得诺贝尔奖的时代,物理系依然当红,
这就比以前好了很多。
也许科学或科普教育起了某些作用。
总之这和别人的书写的怎麽样不能混为一谈。
详细的教科书是为初学者设计的,大师的经典却未必如此。
大师经典这种东西,有时连本科系都觉得棘手。
请不要再把看教科书的人说的很功利,或说这些书针对功利设计。
会念科学的,相当比例都是为了兴趣。
至少就我所知,这些能写出经典教科书的作者,
很少是对物理没有热忱,只想写ㄧ本应付学生考试需求的市场而编的。
: 如果原po无意使用物理来工作或者研究物理,那学习物理的程度可以尽
: 量在观念上着手。最简单的方法当然是阅读科普读物,毕竟普及读物本来就
: 是要写给非专业人士看的,所以可以保证至少在行文方面不会让人看不懂,
: 通常笔法与题材也会较为有趣。但是,科普读物主题有限(常常是些「流行」
: 的议题)、而且不同人所撰写的内容也是深浅不一,所以难以藉此进行系统
: 性的学习,想要光靠阅读科普书就了解物理更是痴人说梦。所以科普书不够
不是每本科普书都是要让外行人懂什麽什麽。
有时候只是一种行销,或者写给内行人看的。
就算是真的要让大众懂,也不表示实际真的容易做到。
没有数学工具辅助,想靠文字来理解相同的东西,甚至更困难。
高手可以不必靠太多辅助就清晰的思考,凡人可没这麽容易。
总之,科普书的主要目的,是在引起你的好奇心与动机,而非学习。
对於高手级的人,也许看看科普书就能掌握其精神,这对普通人是很难做到的。
: 完整、但有系统的基础教科书又被我嫌弃,怎麽办呢?我的答案在第一篇的
: 推文就有提到,就是看《费曼物理学讲义》。前面有位板友的回文也介绍过,
: 这套书思想够深、主题涵盖够广、但又不是生硬难啃,由於本来就是费曼开
: 给大学新生(不只物理系)的课程讲义,所以可以想见他也会预期读者们并
: 不需要具备太多的物理基础。
费曼的书确实非常丰富,也非常的难。这套书是好书,但并不好啃。
我怀疑没有一点物理基础的人,把它当科普书看,有多大的可能性可以轻松自如。
以前这套书刚出版,美国学校都采用它作为普通物理的教材,
最後都因为太过困难,而放弃采用了。
如果连本科系都叫苦连天,要一个没有物理基础的人去看反而变轻松了?
这种预期,才是匪夷所思。
我觉得他的书确实可以参考,有些段落写得生动有趣,且深入浅出。
但要在没有基础的情况下,单靠这套书来学好,实在是非常不容易。
他不是那种像Griffiths的电磁学,把所有细节、疑问、功课,
都帮你做好、解决好的。
但是Griffiths的作法,恰恰是考量到初学者在学习上的困难,而设计的。
若不是如此,学习只会更崎岖。
: 另外我还要提出另外一条学习方案,我不知道大家有没有过类似的想法,
: 但我自认为这是所有「通识性自然科学教育」应该走的道路。这条路是什麽?
: 答案是科学史。我认为「通识性的自然科学教育」应该以科学史为主。我想
: 很多人都有这样的经验:从小学到高中十二年的教育里,我们学习了一大堆
: 考完升学考试毕业了以後就不会再接触的知识。试问:我们为什麽要知道带
: 电球体造成的电场大小?我们为什麽要知道甲烷碳上的混成轨域是sp3?学习
: 这些知识老实说无法让我们更认识世界,也不能让我们更了解科学。所以我
: 们应该摒弃功利实用导向的教学,而是循一个历史的脉络,去认识历史上的
: 科学大师们以及他们所做的工作(他们为什麽会这样想?他们的实验代表什
: 麽意义),去了解实验与理论之间的互相影响以及它们如何去带动科学的发
: 展。我认为这样的方法更能够让人学习如何去「思考」科学,而不只是学习
: 如何去「使用」科学。以热力学为例,虽然我觉得 Callen 那套公理化热力
: 学的方法很有趣,让人可以像力学那样从几个基本假设就推导出整个系统,
教科书并不是只有Callenㄧ本。
很多教科书都会提发展史的东西,也重视从物理上的直观角度去切入。
如果你只是因为先看到Callen就以为教科书都如此,就太可惜了。
如果初学者要学热物理,我会推荐Carter,
薄薄的ㄧ本,却很踏实地谈到许多有趣的东西。
每个步骤,也都是初学者可以容易follow的。
: 但若试着从热质说、温度计的历史到 Carnot、Clausius、Kelvin、Nernst、
: Joule、Boltzmann、Gibbs 等热力学奠基者的故事去理解这门学问,我相信
: 会更容易抓到其真髓。再以力学为例,你可以去看看马赫的《力学》、牛顿
: 的《原理》、甚至上推到亚里斯多德的运动学说,以今天的知识程度来看这
: 些东西当然是错误百出,但是你若能像 Kuhn 一样站在过去的角度去理解这
: 些学说,了解为什麽千百年来会有人相信这些学说同时又为什麽有人要去推
: 翻这些学说,你就可能会对「科学」这玩意儿的本质有更多的体会(但不是
: 让你更了解这个世界)。
孔恩的说法本身就很有争议,我不认为去提这个有坚实的立足点。
科学界并没有非常同意孔恩的说法。
科学史也许很重要,但不见得我们就要完全重新体会前人的老路。
科学的进展以整个历史累积出来的成果,是非常惊人的。
我们往往只能站在前人的肩膀上,才能看的更高更远。
别说是非本科系了,就连本科系我都怀疑有多少人看过你说的那些东西。
我也不觉得要对某样东西的本质有更多体会,ㄧ定得去看他的历史。
某诺贝尔奖得主就曾经询问他的同事,是否看过牛顿的原理,
结果没有一个人看过。
那这说明这些人都不懂牛顿力学或者对牛顿力学的本质无法有更多体会吗?
我不是反对去看科学史,我觉得科学史是值得去看的。
但我觉得主要功能在於去体会前人如何在当时与自己的盲点奋战与挣扎。
科学家是如何的带有自己的偏见,又如何走出来。
: 到目前为止我们都没有提到数学,但数学的确是在深入研究物理的过程
: 中必备的一项工具,它也是物理学家们交流时最方便使用的语言。如果原po
: 想阅读论文或者更专业的书籍,数学往往不可避免。然而数学的学习并不是
: 那麽简单,数学分析(aka 微积分)、线性代数都只是基本中的基本,这些
: 东西有时候除了理解要靠天份,还要靠大量密集且乏味的练习来磨练使用的
: 技巧。这方面没什麽好说,端赖原po的情况再自己决定吧。我不认为文法商
: 领域的人要学自然科学是什麽大幻想,很多人都这麽做,同时也有很多学理
: 工的人去研究人文社会领域,不过事实是,不论哪种学问想要足够地去深入
: 了解都必须花费相当的时间以及精力,如何去分配有限的人生到各种想做的
: 事情上面,是大家都应该好好思考的问题。
: 总结一下我的论点:
: 1.不建议阅读制式的教科书,除非你真的没什麽时间只是想要速成。话说回
: 来,像 Halliday 每个章节前面都有张精美的照片,其实也值得看看:p
: 2.推荐阅读《费曼物理学讲义》。另外可以去这个网址看看:
: http://research.microsoft.com/apps/tools/tuva/index.html
: 里面有费曼授课的影片:)
不同意教科书都过於制式,教科书也有很多写得非常好的。
费曼物理学讲义值得看,但要有心理准备,并不好啃。
: 3.如果你认同我文中说法,那可以试试看循科学史的脉络来进行学习,在此
: 除了理论发展,我觉得实验的部分其实更值得人们去研究学习。另外我也推
: 荐阅读原典,也就是大师们的着作(书或者论文),能够更直接地去了解他
: 们的思想。
我认为特地看科学史,不是必要的。
教科书上的看一看,或者挑自己有兴趣的就可以。
只要自己对这些东西有感觉,即使完全不看,也不要紧。
: 4.更进阶的学习势必会遇到数学(并不只是微积分的程度),原po根据自己
: 需求看着办吧。
数学的确是根据自己需要,这点我同意。
物理系的人学数学和数学系的人学习方式多数是不太ㄧ样的。
很多人看到要修线性代数、高等微积分、微分几何等ㄧ大堆数学系课程就望之却步,
或者以为真的要修过这些课程才能学相映的物理。
其实数学系和物理系着重的重点不同,数学系更多的是在ㄧ般性的定义和证明。
物理系则是取自己需要用的东西,并搭配直观方法切入。
所以你甚至可以不去看太多数学书或数学课程,也能直接看物理的书。
(初等微积分还是最好具备,因为几乎每个物理学科都会用到,但可以同时进行。)
: 最後,多听多看多思考。前面板友们有说找个朋友,这是个方法,另外
: 多阅读、多去听演讲、多看几遍 The Big Bang Theory 也都是好主意。最重
: 要的是,要对世界保持好奇心。物理无所不在,尝试将物理运用到生活中吧!
: 多多观察我们生活的这个世界,当你懂物理时,你会从这个世界发现到比旁
: 人更多的乐趣。
如果只满足於看牛顿杂志、科学人,看看彩图,即使不是真的理解,
能够引发自己的科幻想像,或仅只是知道结果(即使是误解也无所谓),
那我基本同意不要看任何教科书,也不必去动手。
就像小时候我们都会看的科幻电影或电视剧一样,
不论在科学上是对或错,我们完全无法判断。
(不只是电视电影,甚至某些大师写的科普书观点都可能是错误的。)
但不要紧,因为观众很多时候要的是自己想像情结中的刺激过瘾,
而非去感受科学里客观事实中,最奇奥与神秘之处。
这是ㄧ种感官之旅。
但如果你要的是知性之旅,那恐怕就不能只是看看科学人了。
(以上不排除有人能看科学人就悟出背後的深奥物理,所以我只说适用於99.99%)
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 140.112.218.89
1F:推 sukeda:I agree with you. 11/29 10:08
2F:推 ic6413:我觉得看费曼要看到可以随着他的物理语言导出数学才有意义 11/29 13:20
3F:推 kratistos:仅针对结论的部份作回覆: 11/30 13:32
4F:→ kratistos:2.我的意思其实不是说所有教科书都是制式的,而是要选择 11/30 13:33
5F:→ kratistos:其中「非制式」的部份,当然有许多教科书都符合资格 11/30 13:34
6F:→ kratistos:3.透过科学史学习当然不是必要的,但我只是要推荐原po一 11/30 13:35
7F:→ kratistos:个不同的道路去试试,至少就我而言我觉得这方向很有趣 11/30 13:36
8F:→ kratistos:如同你对看科学史的看法:可以让人了解科学家的心路历程 11/30 13:44
9F:→ kratistos:不过这也就是我想说的「科学的本质」。我说的科学并不是 11/30 13:45
10F:→ kratistos:那些客观的事实,而是一门学问,一个方法,一种思维 11/30 13:46
11F:→ kratistos:了解「科学」如何运作以及「科学家」如何思考将有助於人 11/30 13:48
12F:→ kratistos:们在这个领域的架构下去学习发现「知识」 11/30 13:48
13F:→ kratistos:我在那一段的内文最後提到「不是让你更了解这个世界」其 11/30 13:50
14F:→ kratistos:实就是这个意思。 11/30 13:50
15F:→ kratistos: :如果只是要学习最正确的科学知识那我们 11/30 13:52
16F:→ kratistos:只要看新出版的书、新发表的论文就好,又何必去看过去那 11/30 13:53
17F:→ kratistos:些充满漏洞的不成熟理论呢? 11/30 13:54