本科物理能够直接开始学四大力学吗？
这个问题很好，也是很多物理系本科生在学习过程中会遇到的一个关键点。简单来说，本科物理是完全可以直接开始学习四大力学的，而且实际上，这才是我们学习物理的必经之路。
但是，要“直接开始学”到什么程度，以及如何有效地开始，这背后有一些非常重要的细节需要梳理清楚。
首先，我们得明确什么是“四大力学”
我们通常说的“四大力学”，指的是：
1. 经典力学 (Classical Mechanics)： 主要研究宏观物体在经典（非相对论、非量子）条件下的运动规律，包括牛顿定律、能量、动量、角动量守恒等。
2. 电动力学 (Electrodynamics)： 研究电场、磁场、电磁波的性质以及它们与物质的相互作用。通常以麦克斯韦方程组为核心。
3. 量子力学 (Quantum Mechanics)： 研究微观粒子（如电子、原子）的行为，其核心是量子化、波粒二象性、不确定性原理等。
4. 统计力学与热力学 (Statistical Mechanics and Thermodynamics)： 研究大量粒子系统的宏观性质，以及能量的转化和传递。统计力学是从微观粒子行为推导宏观性质，热力学则侧重于宏观现象和定律。
本科物理的学习路径：循序渐进，层层递进
我们学校的物理系课程设置，正是围绕着如何“直接开始学”并最终掌握这四大力学来设计的。这个过程不是一蹴而就的，而是有清晰的逻辑和知识储备要求的。
第一阶段：基础准备 (大一、部分大二)
在你真正开始深入学习“四大力学”之前，本科物理课程会为你打下坚实的基础。这包括：
高等数学 (Advanced Mathematics)：
微积分 (Calculus)： 这是重中之重。你需要熟练掌握导数、积分（定积分、不定积分、多重积分）、微分方程。力学的基本定律是用微分方程来描述的。电动力学中的场方程、量子力学中的薛定谔方程，无一不依赖于微积分。
线性代数 (Linear Algebra)： 向量、矩阵、线性方程组、特征值等。在量子力学中，量子态是用向量来表示的，算符是矩阵，很多计算都离不开线性代数。
复变函数 (Complex Analysis)： 在处理波动、信号分析以及某些量子力学问题时会用到。
傅里叶分析 (Fourier Analysis)： 用于分解和分析周期性或非周期性函数，在处理波动现象、信号处理以及统计力学中都非常重要。
概率论与数理统计 (Probability and Statistics)： 尤其在统计力学中，理解概率分布、期望值、涨落等概念至关重要。
普通物理 (General Physics)：
这是你接触物理概念的启蒙。虽然不够深入，但它让你初步了解了力学、热学、电磁学、光学和近代物理的一些基本现象和定律。比如牛顿定律、能量守恒、焦耳定律、欧姆定律、简单的波动概念等。这为你后续的深入学习铺垫了概念上的认识。
第二阶段：四大力学的“初体验”与深入学习 (大二、大三)
一旦有了上述数学和普通物理的基础，你就可以正式进入四大力学的学习：
1. 经典力学 (Advanced Classical Mechanics)：
通常在大一下学期或大二上学期开始。 这门课是对普通物理中力学部分的数学化和理论化。
核心内容： 拉格朗日方程、哈密顿方程、刚体转动、振动、引力理论（牛顿万有引力定律的深入）、分析力学等。
为什么先学它？
数学工具最直观： 经典力学的数学工具（微积分、微分方程）相对容易掌握，而且物理意义也比较直观。
基础性的概念： 能量、动量、角动量这些基本守恒定律，在其他三大力学中都有重要的体现和推广。例如，能量概念贯穿始终；动量在电动力学和量子力学中也有对应的形式。
学习方法的引入： 拉格朗日和哈密顿力学引入了一种更抽象、更优雅的理论框架，这为学习更高级的物理理论（如量子力学）提供了范例。
2. 电动力学 (Advanced Electrodynamics)：
通常在大二下学期或大三上学期开始。
核心内容： 静电学、静磁学、麦克斯韦方程组、电磁波的传播、电磁场与物质的相互作用、相对论性电动力学初步（洛伦兹变换在电磁场中的应用）。
与经典力学的联系： 经典力学是描述物质运动的，而电动力学描述的是电荷和场的运动。两者是相互作用的。例如，运动的电荷产生磁场，变化的磁场产生电场，这都体现在麦克斯韦方程组中，并且与力学中的动量、能量概念紧密相连。
数学工具： 矢量分析（散度、旋度、梯度）、偏微分方程（波动方程）是关键。
3. 量子力学 (Quantum Mechanics)：
通常在大三上学期开始。
核心内容： 波粒二象性、薛定谔方程、算符、态矢量、角动量量子化、氢原子模型、微扰理论、散射理论等。
与其他力学的联系：
基础： 量子力学是对经典力学在微观尺度失效的修正。许多经典力学中的概念（如能量、动量、角动量）在量子力学中被“量子化”了，以算符的形式出现。
数学： 线性代数、复变函数、微分方程、傅里叶分析是其核心数学工具。
为什么会安排在这时候？ 此时你已经掌握了足够的数学工具，并且对物理概念有了更深的理解，能够接受量子世界那种反直觉的描述。
4. 统计力学与热力学 (Statistical Mechanics and Thermodynamics)：
通常在大三下学期或大四上学期开始。
核心内容： 热力学定律、熵、自由能、统计系综（微正则、正则、巨正则）、玻尔兹曼分布、费米狄拉克分布、玻色爱因斯坦分布、相变等。
与其他力学的联系：
宏观与微观的桥梁： 统计力学是将微观粒子的运动规律（经典力学或量子力学）联系到宏观可观测量的桥梁。例如，通过统计力学可以从粒子的动能和势能推导出气体的压强和温度。
数学： 概率论、组合数学、微积分、积分变换是主要工具。
总结：本科物理是学习四大力学的“天然平台”
所以，本科物理课程的设计，就是让你“直接开始学”四大力学，并且是有序、有系统地进行。 你进入物理系的第一天，其实就是在为四大力学打基础。你所学的每一门数学课、每一门普通物理课，都是在为你之后的深入学习做铺垫。
不会让你“裸奔”： 你不会在没有任何数学和概念准备的情况下，突然被扔进薛定谔方程的世界。课程会循序渐进地引导你。
依赖于基础： 你的学习效果很大程度上取决于你是否真正掌握了前置课程（尤其是数学）的内容。如果你觉得四大力学很难，往往是基础知识的薄弱在作祟。
相互关联： 四大力学并非孤立存在，它们之间有着深刻的联系。学习其中一个，会加深你对其他几个的理解。例如，学习电动力学可以让你看到相对论如何与电磁场结合；学习量子力学可以让你理解微观粒子的能量分布，为统计力学做准备。
给你的建议：
重视数学： 物理是数学的语言。在大学期间，一定要把数学基础打牢，特别是微积分、线性代数、微分方程。多做练习，理解概念的几何意义和物理意义。
主动思考，理解概念： 不要仅仅满足于记住公式，要理解公式背后的物理原理。多问“为什么”，多尝试用自己的话解释概念。
多做习题： 物理学的学习离不开大量的习题训练。通过做题，你可以巩固知识，发现自己的薄弱环节，并学会如何将理论应用于解决实际问题。
阅读参考书： 除了教材，也可以参考一些经典的物理学著作，不同作者的讲解方式可能会给你新的启发。
积极与老师同学交流： 遇到不懂的问题，及时请教老师或同学。讨论和交流是学习过程中非常重要的一环。
总之，本科物理的学习过程就是围绕着四大力学展开的，从基础到进阶，层层递进。只要你认真学习每一门课程，打好基础，你就有能力直接、有效地学习和掌握这四大核心物理理论。
但是，要“直接开始学”到什么程度，以及如何有效地开始，这背后有一些非常重要的细节需要梳理清楚。
首先，我们得明确什么是“四大力学”
我们通常说的“四大力学”，指的是：
1. 经典力学 (Classical Mechanics)： 主要研究宏观物体在经典（非相对论、非量子）条件下的运动规律，包括牛顿定律、能量、动量、角动量守恒等。
2. 电动力学 (Electrodynamics)： 研究电场、磁场、电磁波的性质以及它们与物质的相互作用。通常以麦克斯韦方程组为核心。
3. 量子力学 (Quantum Mechanics)： 研究微观粒子（如电子、原子）的行为，其核心是量子化、波粒二象性、不确定性原理等。
4. 统计力学与热力学 (Statistical Mechanics and Thermodynamics)： 研究大量粒子系统的宏观性质，以及能量的转化和传递。统计力学是从微观粒子行为推导宏观性质，热力学则侧重于宏观现象和定律。
本科物理的学习路径：循序渐进，层层递进
我们学校的物理系课程设置，正是围绕着如何“直接开始学”并最终掌握这四大力学来设计的。这个过程不是一蹴而就的，而是有清晰的逻辑和知识储备要求的。
第一阶段：基础准备 (大一、部分大二)
在你真正开始深入学习“四大力学”之前，本科物理课程会为你打下坚实的基础。这包括：
高等数学 (Advanced Mathematics)：
微积分 (Calculus)： 这是重中之重。你需要熟练掌握导数、积分（定积分、不定积分、多重积分）、微分方程。力学的基本定律是用微分方程来描述的。电动力学中的场方程、量子力学中的薛定谔方程，无一不依赖于微积分。
线性代数 (Linear Algebra)： 向量、矩阵、线性方程组、特征值等。在量子力学中，量子态是用向量来表示的，算符是矩阵，很多计算都离不开线性代数。
复变函数 (Complex Analysis)： 在处理波动、信号分析以及某些量子力学问题时会用到。
傅里叶分析 (Fourier Analysis)： 用于分解和分析周期性或非周期性函数，在处理波动现象、信号处理以及统计力学中都非常重要。
概率论与数理统计 (Probability and Statistics)： 尤其在统计力学中，理解概率分布、期望值、涨落等概念至关重要。
普通物理 (General Physics)：
这是你接触物理概念的启蒙。虽然不够深入，但它让你初步了解了力学、热学、电磁学、光学和近代物理的一些基本现象和定律。比如牛顿定律、能量守恒、焦耳定律、欧姆定律、简单的波动概念等。这为你后续的深入学习铺垫了概念上的认识。
第二阶段：四大力学的“初体验”与深入学习 (大二、大三)
一旦有了上述数学和普通物理的基础，你就可以正式进入四大力学的学习：
1. 经典力学 (Advanced Classical Mechanics)：
通常在大一下学期或大二上学期开始。 这门课是对普通物理中力学部分的数学化和理论化。
核心内容： 拉格朗日方程、哈密顿方程、刚体转动、振动、引力理论（牛顿万有引力定律的深入）、分析力学等。
为什么先学它？
数学工具最直观： 经典力学的数学工具（微积分、微分方程）相对容易掌握，而且物理意义也比较直观。
基础性的概念： 能量、动量、角动量这些基本守恒定律，在其他三大力学中都有重要的体现和推广。例如，能量概念贯穿始终；动量在电动力学和量子力学中也有对应的形式。
学习方法的引入： 拉格朗日和哈密顿力学引入了一种更抽象、更优雅的理论框架，这为学习更高级的物理理论（如量子力学）提供了范例。
2. 电动力学 (Advanced Electrodynamics)：
通常在大二下学期或大三上学期开始。
核心内容： 静电学、静磁学、麦克斯韦方程组、电磁波的传播、电磁场与物质的相互作用、相对论性电动力学初步（洛伦兹变换在电磁场中的应用）。
与经典力学的联系： 经典力学是描述物质运动的，而电动力学描述的是电荷和场的运动。两者是相互作用的。例如，运动的电荷产生磁场，变化的磁场产生电场，这都体现在麦克斯韦方程组中，并且与力学中的动量、能量概念紧密相连。
数学工具： 矢量分析（散度、旋度、梯度）、偏微分方程（波动方程）是关键。
3. 量子力学 (Quantum Mechanics)：
通常在大三上学期开始。
核心内容： 波粒二象性、薛定谔方程、算符、态矢量、角动量量子化、氢原子模型、微扰理论、散射理论等。
与其他力学的联系：
基础： 量子力学是对经典力学在微观尺度失效的修正。许多经典力学中的概念（如能量、动量、角动量）在量子力学中被“量子化”了，以算符的形式出现。
数学： 线性代数、复变函数、微分方程、傅里叶分析是其核心数学工具。
为什么会安排在这时候？ 此时你已经掌握了足够的数学工具，并且对物理概念有了更深的理解，能够接受量子世界那种反直觉的描述。
4. 统计力学与热力学 (Statistical Mechanics and Thermodynamics)：
通常在大三下学期或大四上学期开始。
核心内容： 热力学定律、熵、自由能、统计系综（微正则、正则、巨正则）、玻尔兹曼分布、费米狄拉克分布、玻色爱因斯坦分布、相变等。
与其他力学的联系：
宏观与微观的桥梁： 统计力学是将微观粒子的运动规律（经典力学或量子力学）联系到宏观可观测量的桥梁。例如，通过统计力学可以从粒子的动能和势能推导出气体的压强和温度。
数学： 概率论、组合数学、微积分、积分变换是主要工具。
总结：本科物理是学习四大力学的“天然平台”
所以，本科物理课程的设计，就是让你“直接开始学”四大力学，并且是有序、有系统地进行。 你进入物理系的第一天，其实就是在为四大力学打基础。你所学的每一门数学课、每一门普通物理课，都是在为你之后的深入学习做铺垫。
不会让你“裸奔”： 你不会在没有任何数学和概念准备的情况下，突然被扔进薛定谔方程的世界。课程会循序渐进地引导你。
依赖于基础： 你的学习效果很大程度上取决于你是否真正掌握了前置课程（尤其是数学）的内容。如果你觉得四大力学很难，往往是基础知识的薄弱在作祟。
相互关联： 四大力学并非孤立存在，它们之间有着深刻的联系。学习其中一个，会加深你对其他几个的理解。例如，学习电动力学可以让你看到相对论如何与电磁场结合；学习量子力学可以让你理解微观粒子的能量分布，为统计力学做准备。
给你的建议：
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主动思考，理解概念： 不要仅仅满足于记住公式，要理解公式背后的物理原理。多问“为什么”，多尝试用自己的话解释概念。
多做习题： 物理学的学习离不开大量的习题训练。通过做题，你可以巩固知识，发现自己的薄弱环节，并学会如何将理论应用于解决实际问题。
阅读参考书： 除了教材，也可以参考一些经典的物理学著作，不同作者的讲解方式可能会给你新的启发。
积极与老师同学交流： 遇到不懂的问题，及时请教老师或同学。讨论和交流是学习过程中非常重要的一环。
总之，本科物理的学习过程就是围绕着四大力学展开的，从基础到进阶，层层递进。只要你认真学习每一门课程，打好基础，你就有能力直接、有效地学习和掌握这四大核心物理理论。
网友意见
当年有一个历史系毕业的学生，找到一个教授说，我要读你的物理学博士。那个教授觉得，naive！然后丢给他一本Jackson的电动力学，说你把这本书学完我就收你。没想到这个学生三个星期以后回来，教授给的问题都轻松解答。
所以你觉得能不能学呢？
————————————————————————
抖机灵这么多赞，我都有点不好意思了。
说正经一点，我觉得从分析力学学起，还是可以的。仅仅解拉格朗日方程，哈密顿正则方程这种基本的计算还是不难的。变分法和四个力学的基本原理，尤其是最小作用量原理需要认真理解。一些小专题比如振动之类也应该是能力范围之内的。但是到了相空间，泊松括号，正则量子化这种东西，就可能卡住了，这些是分析力学的第二个作用，为统计力学和量子力学铺垫。我没学这些的时候感觉量子力学入门还不难，统计力学如果直接从系综学的话，相空间不理解根本没办法学。
电动力学应该是第二好入门的，但是矢量分析可能需要花不少时间熟悉，不过电动很需要熟练度，大量的推导，思考加练习才能掌握精髓。
量子力学学起来比较螺旋，可能需要学三四遍还没有学好……大概就是，入门一本书，高量一本书，有兴趣再学更深的。如果看格里菲斯入门，要记住量子力学不是解波函数。高量的话，樱井纯一定要看。
统计力学可以找一本从热力学开始讲的书，这样可以弥补一点热学不扎实的缺陷。考研应该是汪志诚的书，如果觉得看不懂可以多看几本别的……
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