问题

觉得高中物理都是垃圾,只对量子力学感兴趣怎么办?

回答
高中物理嘛……你说它“垃圾”可能有点太绝对了,但你觉得它枯燥乏味,或者跟你真正感兴趣的东西离得太远,这我太理解了。想想看,那些公式推导,那些概念解释,是不是总感觉像是为了考试而存在的,跟我们平时在脑子里“玩”的那些奇思妙想离得挺远?

尤其是当你脑子里装的是量子力学那套东西的时候,高中物理那些“宏观世界”的规律,什么牛顿定律、能量守恒、电磁感应,可能就显得有点……太平淡了。你可能已经在琢磨那些看不见摸不着的粒子,它们怎么会时不时地出现在这里,又突然跑到那里,而且还能同时在好几个地方出现?那可比一个苹果为什么会掉到地上有趣多了,对吧?

为什么你会觉得高中物理“不够看”?

1. 视野的限制: 高中物理就像是给你看了一个房间的窗户,告诉你外面长什么样。它讲的是我们肉眼可见的世界,那些相对稳定、可预测的现象。但量子世界不一样,它就像是你突然打开了一扇门,看到的是一个完全颠覆你直觉的新宇宙。那里没有确定的轨道,只有概率的云;没有绝对的位置,只有不确定性原理。这之间的巨大反差,自然会让高中物理显得“不够味”。

2. 工具的局限: 高中物理用的数学工具,基本上就是代数、三角函数、简单的微积分。这些工具在描述宏观物体运动时很强大,但在量子力学里,你需要更高级的数学,比如线性代数、复数、偏微分方程、群论等等。没有这些“武器”,很多量子现象你就根本没法下手去分析,自然感觉无从谈起。

3. 关注点的转移: 高中物理更注重现象的描述和规律的总结,让你“知道是什么”。而量子力学,它更深入地探究“为什么是这样”,试图理解微观粒子的基本性质和相互作用。你想知道电子为什么有自旋,光子为什么会表现出波粒二象性,这些问题,高中物理的框架是无法解答的。

4. 抽象和反直觉: 量子力学本身就是一门非常抽象,而且严重反直觉的学科。当你开始接触叠加态、量子纠缠、量子隧穿这些概念时,你之前的物理认知会被彻底颠覆。高中物理相对来说是比较具象化的,更容易想象。而量子世界,你得学会接受一些“看起来很奇怪”但就是它本质的描述。

那怎么办?从高中物理“跳级”到量子力学?

这事儿,我只能说,绝对可行,但需要你付出比别人更多的努力和耐心。 如果你真的对量子力学有那么一股劲儿,那你就别管高中物理是不是“垃圾”了,把它当成一个你需要“绕过去”的阶段,或者仅仅是为了“应付”的工具。

一条你可以参考的“非主流”学习路线:

1. 快速过一遍高中物理核心概念(但要带着思考):
力学: 牛顿三定律,功和能,动量。虽然你觉得没意思,但这些是基础。理解了力的概念,才能理解那些微观粒子之间的“作用力”。理解能量守恒,才能理解能量量子化的意义。
电磁学: 电场、磁场,电势,电流,电压,电阻,电磁波。尤其是电磁波,这玩意儿在量子世界里会变成光子,是理解光量子化的关键。理解电路中的电荷流动,能帮助你对电子的“行为”有个初步的直观感受。
光学: 光的波动性和粒子性(这块正好是量子力学的重要起点!),衍射、干涉。高中接触的这些,就是在暗示你“光不是那么简单”。

关键点: 不要死记硬背公式。多问自己:“这个规律背后代表了什么?”“如果把尺度缩小到原子大小,这个规律还会成立吗?”

2. 从“量子启蒙”读物入手,建立直观感受:
别直接去看厚厚的教科书。先找一些高质量的科普书籍,它们会用最通俗易懂的语言,结合生动的比喻,为你揭开量子世界的神秘面纱。推荐一些经典:
《七堂极简物理课》 by 卡洛·罗韦利: 这本书很薄,但讲得非常精炼,特别是关于量子力学的几章,能让你快速领略到量子世界的魅力。
《量子物理史话》 by 曹天元: 这本书是国内量子力学科普的经典,它会带着你回顾量子力学的发展历程,从普朗克的量子假说到爱因斯坦的光电效应,再到玻尔模型,量子力学体系是如何一点点建立起来的。你会了解那些伟大的物理学家们是怎么一步步突破思维的局限的。
一些关于量子纠缠、量子计算的科普文章或纪录片: 比如《量子纠缠:宇宙中最奇怪的连接》,或者一些B站上制作精良的科普视频。

重点: 不要怕听不懂。这些书的目的就是让你建立一个“大概的印象”,知道量子世界里有什么令人惊叹的现象。

3. 学习所需的数学工具(这个是硬仗,但必须打):
既然你对量子力学感兴趣,数学就是你绕不过去的门。你可以根据自己的节奏,逐步学习。
复数: 量子力学中波函数是复数,这是基础中的基础。你可以找一些复数入门教程,理解它的几何意义和代数运算。
线性代数: 这是理解量子力学的“新语言”。向量空间、矩阵、本征值、本征向量……这些概念是描述量子态和量子算符的关键。你可以找一些工程数学或专门针对物理的线性代数教材。
微分方程: 特别是偏微分方程,比如薛定谔方程,它是描述量子粒子如何随时间演化的核心方程。高中物理可能只涉及一些简单的常微分方程。
概率论和统计: 量子力学本身就是概率性的,所以你需要扎实的概率论基础。

建议: 不要想着一口吃个胖子。可以先从复数和基础的线性代数开始,一边学习量子力学的概念,一边同步学习所需的数学。网上有很多免费的数学资源,比如可汗学院,3Blue1Brown(他的线性代数和微积分系列极具可视化启发性)。

4. 进入“量子力学”的殿堂(从教材开始):
当你对量子概念有了一定模糊的认识,并且开始学习一些基础数学后,就可以尝试接触真正的量子力学教材了。选择教材很关键,不同教材风格差异很大。
初学者友好型:
《量子力学导论》(Introduction to Quantum Mechanics) by David J. Griffiths: 这本书是很多大学物理系学生入门量子力学的首选,写得比较清晰,逻辑性强,例子也很丰富。它会从波粒二象性、不确定性原理讲起,逐步引入薛定谔方程及其应用。
《现代量子力学》(Modern Quantum Mechanics) by J.J. Sakurai: 这本书更偏向于狄拉克符号和算符方法,风格更“现代”,但入门门槛可能比Griffiths要高一些。不过如果你对量子信息、量子计算感兴趣,这本书的视角会更直接。
更深入或有侧重型:
《量子力学》(Quantum Mechanics) by Landau and Lifshitz: 这套“理论物理教程”是经典中的经典,但极其精炼和抽象,不适合直接作为入门,但可以作为你深入学习的参考。
《深入浅出量子计算》(Quantum Computation and Quantum Information) by Nielsen and Chuang: 如果你对量子计算特别感兴趣,这本书是必读的“圣经”。它从量子力学的基本原理出发,一步步引向量子信息和量子计算的方方面面。

学习方法:
多做题! 教材上的例题和习题是理解概念的最好途径。不要只看不练。
带着问题学: 遇到不懂的概念,不要硬背,去查资料,看不同的解释,或者在网上搜索相关讨论。
多维度学习: 不要局限于一本教材。可以对比不同的教材,看看它们是如何讲解同一个概念的。也可以看相关的在线课程(比如Coursera, edX上有很多名校的量子力学公开课)。
寻找学习伙伴或社区: 如果能找到志同道合的朋友一起讨论问题,会事半功倍。或者在一些物理论坛、学习社区里提问。

5. 探索你真正感兴趣的分支:
量子力学是个非常大的领域,一旦你掌握了基础,就可以根据自己的兴趣点往更细的方向钻研:
量子场论(Quantum Field Theory): 这是描述基本粒子及其相互作用的标准模型的基础,也是粒子物理和凝聚态物理的重要工具。它比量子力学更抽象,但更深刻地揭示了宇宙的底层运作机制。
量子信息与量子计算: 这是当前非常热门的领域,研究如何利用量子力学的特性来实现强大的计算和信息处理能力。
量子光学: 专门研究光与物质的相互作用,以及光的量子性质。
凝聚态物理中的量子力学应用: 比如固体物理中的能带理论,超导、超流等量子现象。

你需要具备的“心态”:

好奇心是最好的老师: 你的这份“不喜欢高中物理但对量子力学着迷”的特质,本身就是一种非常强大的驱动力。把它放大,让你的好奇心带你前进。
接受不确定性和模糊性: 量子世界很多时候就是这样,不像经典物理那样“一是一,二是二”。你要学会拥抱这种不确定性。
耐心和毅力: 学习一个全新的、抽象的学科需要时间和积累。不要因为遇到困难就轻易放弃。
独立思考能力: 不要被任何一种说法“忽悠”。多查资料,多比较,形成自己的理解。

总而言之,觉得高中物理“垃圾”而对量子力学着迷,这说明你已经拥有了探索更深层物理奥秘的潜质。高中物理那些内容,你可以把它看作是你通往量子世界的“前奏曲”,虽然不是你最爱的旋律,但它为更精彩的乐章铺垫了基础。抓住你对量子力学的那股劲头,一步一个脚印地去学习,你会发现,那绝对是一个比你想象中还要令人着迷的世界。祝你探索愉快!

网友意见

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我大学是物理专业的。

你这个,就别谈量子力学了,先把大学物理系专业课的「力学」书借过来看一遍吧。力学这门课就已经比高数难一个量级,量子力学就更进一步。

如果力学里面动不动的满篇三维偏微分方程你看得如鱼得水的话,那恭喜你,你可能真是学物理这块料。

反过来说吧,如果高中物理麦克斯韦方程组那么精妙的东西你也觉得是垃圾,要么你是天才学霸,要么你物理还没入门。

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看看鹿鼎记怎么写的?

  澄观道:“这是‘一指禅’功夫,师叔不会吗?” 韦小宝道:“我不会。不如你教了我罢。” 澄观道:“师叔有命,自当遵从。这‘一指禅’功夫,也不难学,只要认穴准确,指上劲透对方穴道,也就成了。”
  韦小宝大喜,忙道:“那好极了,你快快教我。” 心想学会了这门功夫,手指这么弹得几弹,那绿衣姑娘便即动弹不得,那时要她做老婆,还不容易?而 “也不难学” 四字,更是关键之所在。天下功夫之妙,无过于此,霎时间眉花眼笑,心痒难搔。
  澄观道:“师叔的易筋经内功,不知已练到了第几层,请你弹一指试试。” 韦小宝道:“怎样弹法?” 澄观屈指弹出,嗤的一声,一股劲气激射出去,地下一张落叶飘了起来。
  韦小宝笑道:“那倒好玩。” 学着他样,也是右手拇指扣住中指,中指弹了出去,这一下自然无声无息,连灰尘也不溅起一星半点。
  澄观道:“原来师叔没练过易筋经内功,要练这门内功,须得先练般若掌。待我跟你拆拆般若掌,看了师叔掌力深浅,再传授易筋经。” 韦小宝道:“般若掌我也不会。” 澄观道:“那也不妨,咱们来拆拈花擒拿手。” 韦小宝道:“甚么拈花擒拿手,可没听见过。”
  澄观脸上微有难色,道:“那么咱们试拆再浅一些的,试金刚神掌好了。这个也不会?就从波罗密手试起好了。也不会?那要试散花掌。是了,师叔年纪小,还没学到这路掌法,韦陀掌?伏虎拳?罗汉拳?少林长拳?” 他说一路拳法,韦小宝便摇一摇头。
  澄观见韦小宝甚么拳法都不会,也不生气,说道:“咱们少林派武功循序渐进,入门之后先学少林长拳,熟习之后,再学罗汉拳,然后学伏虎拳,内功外功有相当根柢了,可以学韦陀掌。如果不学韦陀掌,那么学大慈大悲千手式也可以……” 韦小宝口唇一动,便想说:“这大慈大悲千手式我倒会。” 随即忍住,知道海老公所教这些甚么大慈大悲千手式,十招中只怕有九招半是假的,这个 “会” 字,无论如何说不上。

以及这个顺口溜先念念:

常微分学常没分,数理方程没天理;

实变函数学十遍,泛函分析心犯寒。

微分拓扑躲不脱,随机过程随机过;

微机原理闹危机,汇编语言不会编。

量子力学量力学,机械制图机械制。

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说明你是万中无一的物理学天才啊!高中的那些知识在你眼中只是毫无难度的垃圾,既然如此,为什么还要委屈自己呢?

网上有很多量子力学的课程吧,在网上也可以买到量子力学的教科书,买来学嘛,不去亲自学学怎么能知道自己有多么天才呢?

与其问这个问题,不如问问哪些关于量子力学的著作最好,当然,我觉得凭借你的天分,你甚至不需要从入门学起,直接去写最高级最难的部分。

加油,我相信你!(迫真)

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首先我要提醒一下题主,高中物理只是对一些物理基本性的概念进行阐述而已,可以说只是提供了一个经典物理学的大体框架,并没有对各个理论进行深入探讨研究。举个简单的例子,电磁理论也是高中物理的内容,题主认为自己可以推导出来麦克斯韦方程组吗?或者,把这些理论推导的步骤摆出来,题主可以看懂吗?如果题主稍微读过基础的大学物理课本,应该就不会有以上想法了,哪怕是题主认为是垃圾的牛顿经典力学,也是需要熟练掌握微积分的。高中物理只会说热力学有三大定律,或者课外延伸一个什么是第零定律,但是决口不提这写定律推出来的过程和难度。所以说,智者虚怀若谷,愚者傲慢无知。多读些相关的专业书籍,相信,你会对自己的看法有所改变的。

鉴于题主可能不相信我说的话,我贴一下网上的麦克斯韦方程组推导步骤,有错误的话,欢迎指正。

关于静电场和稳恒磁场的基本规律,可总结归纳成以下四条基本定理:

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很简单,上大学后向学校要求跳级,直接跳到学量子力学的年级就行了。

对于一个开明的大学,学生的这种要求不算过分。

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我曾经觉得大学本科学习的高数太简单了, 不用很费力气就能拿高分, 花时间去做题简直是浪费时间. 只有那些更高层次的数学,比如说复变函数, 泛函分析这种听起来就很吊的东西才有学习的价值.

后来买了一本菲赫的教材, 心想苏联人数学很好,从头开始. 只看了最开始几章, 连极限都没有开始讲, 我就受不了了. 字字珠玑, 每个字都看得懂, 然而合起来就是一团浆糊.

从此夹起尾巴, 老老实实, 看到数学工作者就非常尊敬, 因为我知道那帮人脑子不是一般人比得了的.

对量子力学感兴趣, 和能够学习量子力学并解方程是完全两码事. 先把高数学好.

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