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Das theoretische Minimum: Was Sie wissen müssen, um mit der Physik zu beginnen
The Theoretical Minimum: What You Need to Know to Start Doing PhysicsVon Leonard Susskind George Hrabovsky,
Rezensionen: 30 | Gesamtbewertung: Gut
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Schrecklich |
Das beste Buch des Wall Street Journal 2013 Ein erstklassiger Physiker und ein Bürgerwissenschaftler bündeln ihre Kräfte, um Physik auf DIY-Weise zu unterrichten. Das theoretische Minimum ist ein Buch für alle, die es jemals bereut haben, keine Physik im College zu studieren oder einfach nur wissen wollen, wie man wie ein Student denkt Physiker. In dieser unkonventionellen Einführung haben der Physiker Leonard Susskind und der Hacker-Wissenschaftler
Rezensionen
Sie waren seit Tagesanbruch die Straße entlang gegangen, aber jetzt stand die Sonne hoch genug am Himmel, dass es langsam heiß wurde, und sie freuten sich, den kleinen Bach zu sehen. Sie hielten an und tranken etwas Wasser und spritzten sich noch etwas ins Gesicht. Plötzlich sah Lenny seinen Freund an.
"George", sagte er, "es gibt etwas, das ich dich fragen muss. Warum ... warum sind wir hier?"
George lächelte. "Nun", sagte er. "Du weißt, ich halte mich nicht an all das Kirchengespräch. Es scheint mir, als wären wir hier, um uns gegenseitig zu helfen. Also helfe ich dir und dir ..."
"Nein!" sagte Lenny ungeduldig. "Das bin ich nicht gemeint! Ich möchte wissen, warum wir sind hier. Eine Minute waren wir in diesem sozial-realistischen Roman, wie wir es nennen, und jetzt reden wir den ganzen Tag über Physik. Wie kommt es, George? "
George schüttelte den Kopf. "Du bist nicht so dumm wie du aussiehst, Lenny", sagte er liebevoll. "Es kommt nicht viel an dir vorbei, oder? Nun, ich denke, hier ist was passiert. Du hast diese beiden Typen, Lenny Susskind und George Hrabovsky, und sie sind fest entschlossen, einen Physiktext zu schreiben, und sie bemerken, dass ihre Namen gerecht sind Also beauftragen sie uns, für sie eine kleine Einführung in jedes Kapitel zu machen. Es ist ehrliche Arbeit, das schadet nicht. Und ich denke, sie haben vielleicht auch einen anderen Grund gehabt. Sie sehen, ihr Buch kommt aus diesem Kurs heraus Susskind gab an der Nachtschule der Stanford University auf. Er nimmt all die Wissenschaft, die er gelernt hat, und lehrt sie seinen Mitbürgern und hilft dabei, etwas davon wieder in die Gemeinde zu bringen. Und ich denke, er stellt uns ein, um zu sagen, wie das vielleicht etwas ist Der alte John Steinbeck hätte es gern gehabt, und er zeigt seinen Respekt gegenüber Kaliforniens großem Nationaldichter. "
Lenny schien aufgehört zu hören, und sein Gesicht hatte den verzerrten Ausdruck, den es hatte, als es etwas gab, das er nicht verstand. "Nun, George", sagte er, "ich verstehe es immer noch nicht. Wenn wir nicht mehr auf der Farm sind, warum haben wir dann immer noch Curley hier?"
"Schau, Lenny", sagte George, "jetzt bist du scherzhaft durcheinander. Das ist kein Curley, das ist lockig Delta! Es ist wie das, was sie einen Differentialoperator nennen. Sehen Sie, das Besondere an diesem Buch ist die Mathematik. Ich habe eine Menge Pop-Physik-Bücher gesehen, und entweder haben sie keine Mathematik oder sie haben zu viel. Aus meiner Sicht macht ein Physikbuch ohne Mathematik keinen Sinn. Es ist, als würde man versuchen, Brot ohne Mehl zu backen. Und Sie haben Schriftsteller wie den alten Roger Penrose, die zu viel Mathe einwerfen. Er setzt die Gleichungen so ein, als würde er sie an einen Weihnachtsbaum hängen, und nach ein paar Kapiteln gleiten Ihre Augen direkt an ihnen vorbei. Aber diese Jungs machen es richtig Spaß. Sie geben Ihnen eine Gleichung, wenn Sie eine Gleichung benötigen, und Sie betrachten jedes x und jeden Punkt, bis Sie es verstehen. "
Lenny überlegte genau. "Okay, George", sagte er nach einer Weile. "Also, wenn Curley nicht hier ist, dann ist Curleys Frau wohl auch nicht hier?"
George lächelte. "Ich wusste, dass du es bekommen würdest!" er sagte. "Curleys Frau ist in dieser Geschichte nicht mehr als das, was Curley ist. Sehen Sie, was Susskind und Hrabovsky tun, ist wirklich klug. Sie erklären die klassische Mechanik, aber sie tun es auf besondere Weise. Sie beginnen mit Newton, und dann machen sie Lagrange und Hamilton, und wenn sie die Poisson-Klammern erreichen, haben Sie fast die Quantenmechanik erledigt, ohne dass Sie es wissen. Sie schieben Dinge über Symmetrien und Erhaltungsgesetze und Eichfelder ein als wären sie die natürlichsten Dinge der Welt, und du fängst auch an, so zu denken. Ich habe nichts davon vorher verstanden, aber jetzt scheint es wie gesunder Menschenverstand. "
Lenny war immer noch in Gedanken versunken. "Ich verstehe, George", sagte er zögernd. "Also dann ... wenn Curleys Frau nicht hier ist, muss ich am Ende nicht erschossen werden?"
George lachte laut auf. "Du Trottel!" er sagte. ""'Kurs Du wirst nicht erschossen! Jeder sagt schon, dass dieses Buch ein kleines Meisterwerk ist. Es gibt eine ganze Generation von Studenten, die den Tag segnen werden, an dem sie es gefunden und ihre Kopie neben dem Feynman ins Regal gestellt haben. "
Er blieb stehen und spuckte nachdenklich auf den Boden. "Nein, Lenny", sagte er, "niemand wird dich erschießen, weder mich noch Professor Susskind. Zumindest nicht, wenn sie nicht lesen." Die kosmische Landschaft."
Aktion / dx = d / dt (dLagrangian / dv) -dLagrangian / dx = 0: „Das theoretische Minimum - Was Sie wissen müssen, um mit der Physik zu beginnen“ von Leonard Susskind, George Hrabovsky
Mathe ist nur eine Fähigkeit, wie jede andere, und nicht jeder kann sie. Was meine Ziege bekommt, ist die Einstellung "Jeder kann alles, wenn er sich nur genug anstrengt". Nein, das können sie nicht. Einige Leute sind gut in bestimmten Fähigkeiten und andere nicht, andere haben andere Fähigkeiten. Ich bin gut in Mathe. Ich ärgere mich, wenn Leute sagen "Oh, du musst so schlau sein!" wenn ich es ihnen sage. Nein - ich habe nur diese besondere Fähigkeit - ich kann ohne Zweifel so dumm sein wie die nächste Person bei etwas anderem. Wie Courtney Barnett es ausdrückt: "Der Krankenwagenfahrer hält mich für schlau, weil ich Gitarre spiele / ich denke, sie ist schlau, weil sie Menschen davon abhält zu sterben." Über den allgemeinen Analphabetismus zu lachen ist nicht so lustig, denn das ist eine relativ einfache Fähigkeit, die die meisten von uns lernen können, und es tut den Menschen weh, sie nicht zu haben. aber Quantenmechanik? Komm schon, niemand macht sich Sorgen, und es ist für die meisten von uns wirklich egal. Wenn du Physik lernst, lies weiter.
Um das Beste daraus zu machen, müssen Sie etwas mitbringen: etwas Kontakt mit Kalkül (auch wenn Sie sehr rostig sind), etwas Kontakt mit klassischer Physik, Zugang zu den Online-Vorlesungen und die Bereitschaft, einige praktische Arbeiten auszuführen mit der Mathematik (einschließlich Beratung externer Ressourcen, falls erforderlich).
Wenn jedes neue Stück Mathematik eingeführt wird (Trig, Ableitungen und partielle Ableitungen, Integrale), erhalten Sie einen Abschnitt, in dem die Notation und die Arbeitsweise beschrieben werden. Wenn Sie dieses Zeug jedoch buchstäblich noch nie gesehen haben, ist es für Sie zweifelhaft Ich werde es nur aus dem Buch vollständig verstehen. Das Gleiche gilt für die Physik. Wenn Sie die Gleichungen für Kraft oder kinetische Energie noch nie gesehen haben, werden Sie möglicherweise von dem Ansatz der Schrotflinte, sie fast aus heiterem Himmel eingeführt zu sehen, als etwas angesehen, das Sie in die Kalkülgleichungen einfügen können, mit denen Sie arbeiten.
Sie müssen mit der Mathematik und den Übungen arbeiten, um das Buch optimal nutzen zu können. Auf jeder Seite gibt es Gleichungen. Sie werden wahrscheinlich nicht viel davon haben, wenn Sie nur das Material lesen und es niemals selbst tun.
Die Videovorträge sind ein Muss. Manchmal ist das Buch etwas einfacher zu befolgen, manchmal die Vorträge. Es ist jedoch viel einfacher, früheres Material zu überprüfen, indem Sie es im Buch nachschlagen.
Ein großes Manko ist, dass die Companion-Site des Buches, http://madscitech.org/tm, bietet keine Links zu den Videos! Sie können sie finden, indem Sie auf YouTube nach Susskind Classical Mechanics suchen. Es gibt jedoch zwei Versionen der Vorlesungen und eine dritte Reihe von Vorlesungen, die mit "Theorectical Minimum" gekennzeichnet sind, sich aber tatsächlich mit Quantenmechanik befassen! Ich denke nicht, dass es wichtig ist, welche der beiden Versionen Sie sehen. Ich habe mir die 2011 aufgenommenen angesehen. Hier sind einige Wiedergabelisten, um es einfacher zu machen: Theoretisches Minimum - Klassische Mechanik - 2007 or Theoretisches Minimum - Klassische Mechanik - 2011.
Das Buch bietet Ihnen einen Einblick in die konzeptionellen Grundlagen der theoretischen Physik. Sie lernen, was ein Zustandsraum ist und welche Eigenschaften die dynamischen Gesetze (Bewegungsgesetze) haben müssen, die diese Zustände verbinden. Sie lernen, wie Sie die Grundgrößen der Physik (Geschwindigkeit, Beschleunigung) mithilfe von Kalkül definieren. Die Dinge werden jedoch wirklich interessant, wenn das Buch Themen wie das Lagrange-Prinzip, das Prinzip der geringsten Wirkung, Symmetrie- und Erhaltungsgesetze, die Hamilton-Klammern und die Poisson-Klammern behandelt, alle Formulierungen und Eigenschaften der Gesetze der Physik mit breiter Anwendbarkeit auch außerhalb der Klassik Mechanik.
Wenn Sie viel Physik gelesen haben, haben Sie wahrscheinlich schon einmal von einem Lagrange gehört. Jetzt müssen Sie herausfinden, was genau eines ist und warum es zusammen mit dem Prinzip der geringsten Aktion eine so mächtige Möglichkeit ist, die Gesetze der Physik zu formulieren. Die kurze Antwort lautet, dass sie leicht von einem Koordinatensystem in ein anderes übersetzt werden können (sogar Koordinatensysteme von nicht trägen Referenzrahmen). Wenn Sie beispielsweise die Lagrange-for-Newton-Kraftgesetze in einen rotierenden Referenzrahmen (wie auf einem Karussell) übersetzen, können Sie die Bewegungsgesetze für diesen Rahmen aufschreiben und die Zentrifugalkraft und die Corioliskraft herausspringen lassen. Sehr cooles Zeug, ebenso wie die mathematische Bedeutung von Symmetrien.
Das Schreiben ist sehr gut, wenn auch manchmal ein wenig halsbrecherisch. Ich habe einige Beschwerden über die Formatierung gesehen, insbesondere über die Mathematik, aber ich sehe nicht, wo das Problem liegt. Zugegeben, ich lese nicht oft mathematische Texte, aber ich konnte alles ohne Probleme oder Verwirrung lesen. Es ist sicherlich nicht schrecklich, wie ich jemanden anderswo sagen sah.
Ich denke, die ganze Idee, diese Art von Buch zu schreiben, nicht ganz ein Lehrbuch, kein populärer Bericht, der nur mit Analogien gefüllt ist, ist großartig. Ich habe dies als 21-Tage-Leihgabe aus meiner örtlichen Bibliothek gelesen und muss es erneut besorgen, um alle Übungen in den späteren Kapiteln zu beenden, aber ich habe genug gesehen, um zu wissen, dass ich es geliebt habe. Ich hoffe, die Serie geht wie geplant weiter.
Vor der Überprüfung einige Ratschläge. Dieses Buch schreitet schnell voran; Die Leserin, insbesondere die kämpfende Leserin, wird weit zurückgelassen, wenn sie nicht vorsichtig und gründlich ist. Die anfänglichen Vorlesungen, bis ungefähr zur Mitte des Buches, fand ich ziemlich einfach; S & H gibt dem mathematisch verrosteten Leser sogar einige Auffrischungen zu Trigonometrie, Kalkül und ein bisschen linearer Algebra. (Diese zehnseitigen „Zwischenspiele“ werden wahrscheinlich für diejenigen, die zum ersten Mal Kalkül machen, nicht ausreichen. Ich habe die Khan-Akademie genutzt, um vorher etwas Mathematik aufzufrischen.) Die zweite Hälfte wird jedoch schnell haarig - besonders wenn, wie ich, Dies ist das erste Mal seit der High School, dass du Physik gemacht hast.
Hier ist mein Rat, wenn Sie mit einem Kapitel zu kämpfen haben. Lesen Sie es zuerst bis zum Ende durch, auch wenn Sie es nicht verstehen. Auf diese Weise wissen Sie durch Durchsuchen des Materials zumindest, was es ist Versuch um dich zu unterrichten. Wenn Sie wirklich ratlos sind, schauen Sie sich die entsprechende Vorlesung online an und sehen Sie sie sich an. (Beachten Sie, dass die Anzahl der Online-Vorlesungen nicht unbedingt mit der Anzahl der Kapitel im Buch übereinstimmt.) Wenn Sie mit der Vorlesung fertig sind, gehen Sie das Kapitel langsam durch und machen Sie sich sorgfältige Notizen. Sie werden die Übungen als Dinge erkennen, die Susskind während seiner Vorlesungen getan hat, und Sie sollten sich in vertrauten Gewässern befinden, nachdem Sie gesehen haben, wie Susskind sie gelöst hat.
Nun zur Überprüfung.
Der Titel dieses Buches sollte das Wort „Minimum“ zweimal und in Fettdruck unterstrichen haben. Sie wollen dir wirklich das absolute Minimum beibringen und nichts weiter. Dies gibt dem Buch ein seltsames, etwas verwirrendes, atemloses Gefühl - als würden sie durch das Material sprinten, nur um zum Ende zu kommen. Oft wird ein grundlegendes Konzept in einem einzigen Satz erklärt; Komplexe mathematische Beziehungen werden auf einigen Seiten vermittelt. (Das letzte Kapitel war besonders entmutigend, da sie die letzten beiden Online-Vorträge von Susskind zu einem zwanzigseitigen Strich bis zur Ziellinie komprimierten.) Gerade wenn Sie das Gefühl haben, endlich halb verstanden zu haben, wovon sie sprechen, sind sie es Auf zum nächsten Schritt. Ich bin mir wirklich nicht sicher, warum sie das Bedürfnis hatten, sich zu beeilen. (Ich hatte oft den Eindruck, dass das Buch weniger darauf abzielte, klassische Mechanik zu unterrichten, als vielmehr die Grundlagen für die Quantenmechanik zu legen. Vielleicht findet Susskind CM etwas langweilig?) Dieses Buch umfasst knapp 220 Seiten. Und was ist mit den großen Rändern, der großen Schrift und dem großen Abstand? Es wird nicht viel pro Seite geschrieben. Kurz gesagt, dieses Buch ist kurz - unglaublich kurz.
Tatsächlich war die oben erwähnte Schwierigkeit dieses Buches kaum auf die Mathematik zurückzuführen - die selbst für mich überraschend einfach war - und viel mehr darauf, wie schnell sie erklärt wurden. Warum nicht näher darauf eingehen? Nur ein wenig? Die einsatzigen Erklärungen der Dinge nahmen oft eine beunruhigende delphische Qualität an; Ich hatte das Gefühl, ich wollte versuchen, die orakelhaften Äußerungen der Autoren mit Bedeutung zu versehen.
Abgesehen von dem überstürzten Stil der mathematischen Erklärungen fehlt es in dem Buch an Diskussion. Wie gelten diese Gleichungen für die Realität? Ich habe keine Ahnung. Sogar die Gleichungen selbst bleiben auf einer sehr abstrakten Ebene; Er fügt niemals Zahlen in seine Gleichungen ein, um zu demonstrieren, wie sie in einer konkreten Situation verwendet werden könnten: Sie bleiben abstrakte Zusammenfassungen von Beziehungen und nichts weiter. Der unachtsame Leser könnte den Eindruck gewinnen, dass Physik überhaupt keine Wissenschaft ist, sondern lediglich eine Reihe algebraischer Manipulationen. Dies betrifft.
Ein dritter Fehler dieses Buches ist vielleicht trivial, aber vielleicht diagnostisch: Es ist schlampig. Man kann eine riesige Errata-Datei für die Hardcover-Version dieses Buches online nachschlagen. Zum Glück wurden in meinem Taschenbuch die meisten davon korrigiert. Trotzdem bleiben einige merkwürdige Fehler bestehen. Betrachten Sie diesen beschädigten Satz (ich habe einen Teil des vorhergehenden als Kontext angegeben):
… there are two separate concepts: mechanical momentum and canonical momentum. Mechanical momentum is what you learn about in elementary mechanics (Momentum equals mass times velocity) and in advanced mechanics (Canonical momentum equals derivative of the Lagrangian with respect to velocity).
Kratzt dich dieser Satz am Kopf? In welcher Beziehung steht diese zweite Klammer überhaupt zum Satz? Ohne die Klammern erwähnt der Satz nur den mechanischen Impuls; Die Erklärung des kanonischen Impulses kommt aus heiterem Himmel. Es fehlt offensichtlich etwas. Lassen Sie mich das beheben:
… there are two separate concepts: mechanical momentum and canonical momentum. Mechanical momentum is what you learn about in elementary mechanics (Momentum equals mass times velocity) and canonical momentum is what you learn about in advanced mechanics (Canonical momentum equals derivative of the Lagrangian with respect to velocity).
Das klingt besser, oder?
Ich bin nicht nur pedantisch; Es gibt viele kleine Fehler wie den, die ich entdeckt habe, einige innerhalb der eigentlichen Mathematik. (Die Online-Übungslösungen sind viel, viel schlimmer.) Das ist sehr ärgerlich, wenn Sie in einer Position wie mir sind: Sie müssen das Buch mit äußerster Sorgfalt lesen, um mit dem unerbittlich schnellen Tempo Schritt zu halten.
Ich glaube, das Folgende ist die Erklärung für alle oben genannten Mängel: Susskind reichte Hrabovsky lediglich seine Vorlesungsunterlagen und bat ihn, sie in ein Buch umzuwandeln. In seinen Vorträgen wirkt Susskind selbst (gelinde gesagt) nicht detailorientiert. Hrabovsky, der die verstümmelten Lösungen für die Übungen online zusammengestellt hat, muss auch ein bisschen chaotisch sein. Vielleicht ist dies ein häufiges Problem der mathematischen Physiker. Auf jeden Fall sind das schnelle Tempo, die mangelnde Diskussion und die Schlamperei des Buches meiner Meinung nach auf seine Entstehung als Vorlesungsskript zurückzuführen.
Warum gebe ich ihm dann immer noch vier Sterne? Zum einen mag ich nur eine Herausforderung; und glauben Sie mir, ein Buch zu verstehen, das so delphisch, so schnell und so mathematisch orientiert ist, war eine Herausforderung für jemanden mit meinem Hintergrund.
Abgesehen von der Herausforderung denke ich, dass dieses Buch auch einen wertvollen Platz im Spektrum der Bücher hat, die dem Laien zur Verfügung stehen. Dies liegt daran, dass Susskind das, was er tut, sehr gut macht - nämlich die grundlegenden mathematischen Beziehungen lehrt. Trotz allem, was ihm an Gründlichkeit und Benutzerfreundlichkeit fehlt, gleicht dieses Buch die Eleganz aus: Es bringt die Sache auf den Punkt, ohne ein einziges Wort zu verschwenden. * Susskind ist beeindruckt, sogar verliebt in die mathematische Symmetrie und Ausgewogenheit des Buches Struktur, durch die Vernetzung seiner Teile und durch die Leichtigkeit, mit der komplexe Systeme in wenigen Symbolen und Variablen zusammengefasst werden können. Diese Liebe zur Eleganz ist ansteckend; und die pflichtbewusste Schülerin wird sich während kurzer Einsichtsblitze mit einer ähnlichen Bewunderung für diese Eleganz wiederfinden. Und, vielleicht noch beeindruckender, schafft es Susskind, alles einfach aussehen zu lassen! **
[Auf zu Band II!]
* Manchmal muss Susskind deshalb etwas vage und ungenau mit der Mathematik umgehen. Hier gab es einige mathematische Manipulationen, die einen strengen Mathematiker ins Gesicht gerissen hätten.
** Obwohl Susskind die schlechte Angewohnheit hat, Dinge, die in einem Pädagogen bedauerlich sind, als "einfach" oder "offensichtlich" zu bezeichnen. Wenn er dies tut, ist der kämpfende Student doppelt verzweifelt - "das soll einfach sein? Offensichtlich?" Die Lehrer sollten es unterlassen, die Dinge „einfach“ zu nennen. Das entscheiden die Schüler.
Gehören Sie zu den Menschen, die in der Schule oder am College Spaß an Naturwissenschaften hatten, aber eine andere Karriere hinter sich haben und sich immer noch fragen, was das Universum bewegt? Vielleicht abonnieren Sie Scientific American, verfolgen Nachrichten über Schwarze Löcher und lesen Rezensionen zu Wissenschaftsbüchern in WSJ, ohne genug Fleisch zu finden, um Sie zufrieden zu stellen. Wenn ja, ist das theoretische Minimum das Buch für Sie. Der Untertitel „Was Sie wissen müssen, um mit der Physik zu beginnen“ gibt den Stand der Autoren an, und das im Titel genannte „Minimum“ ist das Mindestmaß an Wissen, das Sie über die klassische Physik benötigen (dh alles außer Quantenmechanik). um auf die „nächste Stufe“ zu gelangen, die ein Studienanfänger an der Universität wäre.
Leonard Susskind ist Professor für Physik an der Stanford University und bekannter als Autor von The Black Hole War und The Cosmic Landscape. George Hrabovsky wurde von einer möglichen Karriere in der Wissenschaft abgelenkt, aber auch ohne einen Abschluss in Naturwissenschaften leitete er schließlich ein technologisches Forschungszentrum, Madison Area Science and Technology.
Ihr Buch entstand aus einem Kurs, den Dr. Susskind an der Stanford University für Einheimische in der von ihm als „nichtakademische Gemeinschaft“ bezeichneten Region unterrichtete. Er fand heraus, dass diese Schüler, die lernbegierig waren, sich aber keine Gedanken über Noten oder Prüfungen machen mussten, „das Richtige - mit Gleichungen“ wollten. Und er gab es ihnen. Aber keine Angst vor dem Wort "Gleichungen". Wenn Sie Börsenderivate oder den Handel mit Terminkontrakten verstehen, gibt es hier keinen Grund zur Sorge - vorausgesetzt, Sie beginnen am Anfang und folgen der Geschichte methodisch.
Dort ist Susskind, unterstützt von Hrabovsky, so gut. Ihre Beziehung begann, als Hrabovsky Susskinds Vorlesungen online ansah und Susskind eine E-Mail schickte, in der er vorschlug, den Kurs in ein Buch umzuwandeln. Die daraus resultierende Zusammenarbeit zwischen Meister und Schüler folgt der Struktur der Vorlesungen selbst und ist perfekt, um die Botschaft zu vermitteln. Der Anfang ist entwaffnend einfach. Es beginnt nicht mit etwas so Kompliziertem wie einem Münzwurf, sondern mit einer Münze, die auf den Tisch geklebt ist, so dass immer das gleiche Gesicht oben angezeigt wird. Was könnte einfacher sein? Am Ende wird der engagierte Leser jedoch mit Maxwells Gleichungen von Elektrizität und Magnetismus vertraut sein und ein gründliches Verständnis der Schwerkraft und ihres Einflusses auf die Planetenbahnen haben, für die Isaac Newton zu Recht berühmt ist. Unterwegs erhalten Sie sehr klare Erklärungen für bekanntermaßen „schwierige“ Dinge wie Differential- und Integralrechnung, was Physiker unter Symmetrien und Erhaltungsgesetzen verstehen. Trotz der Betonung der klassischen Physik führt dies den Leser tatsächlich an den Rand einer Einführung in die Quantenmechanik; Wir können nur hoffen, dass dies das Thema des nächsten Buches des Teams sein wird.
Auf dem Weg dorthin erläutern die Autoren subtiler die sogenannte Wissenschaftsphilosophie und machen deutlich, warum die Physik tiefe Wahrheiten über das Universum enthält. Die klassische Mechanik habe die Aufgabe, "die Zukunft vorherzusagen", was weitaus erfolgreicher ist als Alternativen wie die Astrologie oder das I Ging. Sie erklären, was Wissenschaftler unter Begriffen wie „System“ und „Reversibilität“ verstehen, und haben keine Angst davor, die Grenzen der Präzision festzulegen. Selbst wenn einige der Gleichungen über die Köpfe einiger Leser hinweggehen, ist dies eine aussagekräftige Darstellung, warum Wissenschaft „real“ ist, und ein Gegenpol zu der Art von Wunschdenken, das von Menschen angewendet wird, die aus irgendeinem Grund die wissenschaftliche Welt ablehnen Aussicht.
Im Zentrum dieses Buches steht sowohl physisch als auch metaphorisch das Prinzip der geringsten Handlung, die wichtigste Idee in der Physik. Es kann mit dem Satz „Das Universum ist faul“ zusammengefasst werden. Unter anderem untermauert das Prinzip den Grund, warum sich Licht in geraden Linien bewegt und wie Licht „weiß“, durch welchen Winkel es sich drehen muss, wenn es sich von einem Medium aus bewegt (wie Luft) zu einem anderen (wie Glas). Es kann verwendet werden, um die Parabel zu beschreiben, auf die ein geworfener Baseball folgt, und um tatsächlich Newtons Gesetze abzuleiten. Wenn es nach mir ginge, würde die gesamte Physik unterrichtet, beginnend mit dem Prinzip der geringsten Aktion und von dort aus nach außen arbeitend; Das theoretische Minimum kommt der Verwirklichung meines Traums nahe.
Das bringt mich zum Publikum für das Buch. Es ist definitiv genau das Richtige für die Art von reifen, engagierten „Nichtakademikern“, die die Autoren im Sinn haben. Ebenso ist es sicherlich nicht für den dilettanten Wissenschaftsbeobachter, der mit der Art von "Pop-Science" -Berichten zufrieden ist, die sich so weit wie möglich mit Worten und Bildern befassen, ohne sich um die Gleichungen zu kümmern - nicht, dass ich an diese Art von Buch klopfe; Ich schreibe sie selbst. Aber es ist auch genau das richtige Buch für ein viel jüngeres Publikum als die reifen Leute mit Karrieren, die die Klassen in Stanford gefüllt haben. Es ist genau das Richtige für jeden jungen Wissenschaftsstudenten, sich vor dem Aufbruch zur Universität zu informieren, um ernsthaft Physik zu studieren, und ich werde es in diesem Zusammenhang auf jeden Fall empfehlen. Es sollte auch für unsere Politiker und Gesetzgeber eine Lektüre erforderlich sein - aber das hofft wahrscheinlich auf zu viel.
Diese Rezension erschien erstmals in etwas anderer Form im Wall Street Journal.
- Perfekter Detaillierungsgrad: Das Buch bietet eine genaue und elegante quantitative Beschreibung der fortgeschrittenen klassischen Mechanik auf der Grundlage der tatsächlichen Mathematik, ohne jedoch in unnötige Details zu verfallen.
- Die Autoren bieten eine strenge mathematische Behandlung des Themas, aber sie schaffen es immer, die Eleganz der Hauptkonzepte wunderschön hervorzuheben: Zum Beispiel lassen sie den Leser die Schönheit der Lagrange- und Hamilton-Ansätze und die schiere Eleganz gründlich schätzen und Kraft der Poisson-Klammern. Dies waren alles Konzepte, mit denen ich bereits vertraut war, aber die Autoren in diesem Buch ließen mich sie in ihrer ganzen Pracht wirklich schätzen.
- Dieses Buch ist eine großartige Unterstützung für die legendären und enorm beliebten Online-Weiterbildungskurse des Hauptautors (Kursreihe "The Theoretical Minimum"), kann aber auch sehr einfach als eigenständiges Buch verwendet werden.
- Insgesamt war dieses Buch für mich eine ständige Quelle intellektuellen Vergnügens. Sehr empfehlenswert für alle, die Physik und Mathematik lieben. Ein großartiger Einführungs- / Mittelstufe-Schritt.
- Nur ein paar kleine Ärger: 1) ein paar Tippfehler (aber sie wurden auf der unterstützenden Website angesprochen http://www.madscitech.org/tm/). 2) Und ein paar handwedelnde Sätze, von denen ein orthodoxer Mathematiker wahrscheinlich eine Ausnahme machen würde.
- Und zum Schluss beschreiben wir kurz den Hauptautor Susskind selbst: Ich bin ein Fan von ihm, er hat den beeindruckendsten Hintergrund und er ist eindeutig ein Genie; Darüber hinaus ist er ein großartiger Lehrer, eine Inspiration und ein großzügiger Mensch, der bereit ist, sein Wissen öffentlich zu teilen.
Ich würde dieses Buch jedem empfehlen, der ein tiefgreifendes Verständnis der klassischen Mechanik entwickeln (oder wiederentdecken) möchte. Ich denke jedoch, dass eine fließende Trigonometrie und Infinitesimalrechnung eine Grundvoraussetzung ist, um das Beste aus diesem Buch herauszuholen. Leonard hat zu Beginn seines Buches einen Crashkurs aufgenommen, aber ich bezweifle, dass ich die Feinheiten der Konzepte, die er später in seinem Buch bespricht, hätte würdigen können, wenn ich diese mathematischen Werkzeuge nicht zuvor ausführlich kennengelernt hätte.
Das Buch hat mich jedoch veranlasst, wieder an der Khan Academy Kalkül zu studieren !!
Kapitel 1 befasst sich mit einfachen dynamischen Systemen und dem Raum der Zustände. (Ich denke, das Wort "einfach" kommt in diesem Buch einfach zu oft vor). Kapitel 1 verfügt über ein mathematisches Zwischenspiel, um Räume, Trigonometrie und Vektoren (Vektornotation, Addieren / Sub, Längen in 3D, Punktprodukt) schnell zu überprüfen / zu lehren.
Ch 2 macht Bewegung, aber Sie müssen beiläufig sein, wenn Sie immer 'a', Beschleunigung, sehen, die als Ableitung der Verschiebung 2. Ordnung oder erste Ableitung der Geschwindigkeit geschrieben ist. Das mathematische Zwischenspiel ab Seite 47 lehrt die Integralrechnung. Wir sind bereit, Kapitel 3 zu beginnen, und wir haben ~ 2 Semester der Kalkülprüfung behandelt und die Bewegung in ihrer rein unterschiedlichen Form ausgedrückt.
Ja - das alles ist wahr. Aber ich habe AP C High School Physik unterrichtet, und dieses Buch würde sie davon abhalten, in diesem Bereich, den ich liebe, einen Abschluss zu machen. Diese Vorlesungen könnten für eine sehr scharfe Nachwuchsklasse an einer Universität funktionieren, die alle 4 und 5 in der AP C-Physik (sowohl Mechanik als auch E & M) erhalten hat.
Ch 3 ist Dynamik (F = ma, aber die letzte Seite des Kapitels enthält die Differentialgleichung 2. Ordnung für die einfache harmonische Bewegung: d2x / dt2 = - (Omega) ^ 2 x, gefolgt von einer Übung: "Zeigen Sie durch Differenzierung, dass die Allgemein zu dieser Gleichung ist in Form von zwei Konstanten A und B gegeben durch x (t) = A cos wt + B sin wt. Bestimmen Sie die Anfangsposition und Geschwindigkeit zum Zeitpunkt t = 0 in Form von A und B ".
Das ist einfach für mich - aber ich bin ein Physik-Hauptfach / Lehrer. Dies würde 99 +% der Menschen vernichten.
Eigentlich unterrichte ich gerade einen Zehntklässler, der dieses Problem in der 10. Klasse lösen könnte (als ich ihn vollständig durch das gesamte Giancoli AP B-Lehrbuch unterrichtet habe). Er stellte immer wieder zusätzliche Kalkülfragen, die er schnell zu meistern lernte.
Um Ihnen in diesem Kapitel 3 zu helfen, behandelt das "Zwischenspiel" die partielle Differenzierung (unter Verwendung von 3 Dimensionen).
Aufgabe 1: Computer alle ersten und zweiten partiellen Ableitungen - einschließlich gemischter Ableitungen - der folgenden Funktionen (x / y) e ^ (x ^ 2 + y ^ 2), e ^ x cos y.
Wieder ein Kinderspiel, wenn Sie AP C Calculus unterrichtet haben, wie ich es getan habe.
Die folgenden Kapitel über Lagrange und Hamiltonian sind genauso einfach großartig. Und wenn Sie Physik und Analysis geliebt haben und sich daran erinnern, werden Ihnen diese Kapitel gefallen.
Der Name des Buches sollte nicht den zweiten Teil des Titels haben: "Was Sie wissen müssen, um mit der Physik zu beginnen". (oder umformulieren)
Diese Konzepte in diesem Buch werden im dritten Semester der Hochschulphysik vollständig behandelt (1: Mechanik, 2: Elektrizität und Magnetismus, 3: Analytische Mechanik (Lagrange / Hamiltonian).
Ich werde dieses Buch tatsächlich diesem Zehntklässler (der für das MIT bestimmt ist) zeigen, und er wird es genießen. Aber jemand, der das Bibliotheksbuch aufhebt, wird es höchstwahrscheinlich wieder ins Regal stellen.
Ich würde 5 * geben, wenn dieses Buch den Titel hätte, von dem richtigen ERNSTEN Physikstudenten abgeholt zu werden. Ich muss 3 geben, weil der Inhalt NICHT mit dem "Start Do Physics" im Titel übereinstimmt.
Es ist für Leute gedacht, die einen mathematischen Hintergrund haben, und es ist definitiv nicht einfach, trotz des unbeschwerten Stils des Buches. Sie müssen die Übungen wirklich machen, und es hilft, die Vorlesungen online zu sehen. Und ich denke, es würde nicht schaden, dieses Buch mit einem tatsächlichen Physiktext zu ergänzen, wenn Sie vorhaben, das Thema weiter zu verfolgen. Aber als Leitfaden für die eigentliche Mathematik der Physik ist dieses Buch hervorragend.
Das Buch vermischt "mathematische Zwischenspiele" mit der Physik. Die Zwischenspiele sind kurze Einführungen in die notwendige Mathematik (Ableitungen, Integrale, partielle Ableitungen usw.). Am Ende des Buches werden Sie mit der Hamiltonschen Mechanik und den Poisson-Klammern vertraut gemacht - ziemlich fortgeschrittenes Zeug, denke ich, für ein einführendes klassisches Physikbuch!
Zu diesem Buch gibt es eine begleitende Website unter http://www.madscitech.org/tm/, das Lösungen für Übungen und Errata für die Ausgaben 2013 und 2014 enthält. Die Fehler in der Ausgabe 2013 sind umfangreich, daher empfehle ich die Ausgabe 2014. Die PDFs sind gut genug, um festzustellen, ob Sie sich mit diesem Buch befassen möchten. Um jedoch die CDF-Lösungen optimal anzeigen zu können, sollten Sie den kostenlosen Wolfram CDF Viewer von herunterladen und installieren http://www.wolfram.com/cdf-player/
Darüber hinaus können Sie kostenlos Vorträge von Leonard Susskind aus einem verwandten Kurs in Stanford unter ansehen http://www.theoreticalminimum.com/cou.... Die erste Hälfte des Buches wird nur in den ersten beiden neunzigminütigen Vorlesungen behandelt. Die zweite Hälfte des Buches wird in den verbleibenden acht Vorlesungen behandelt. Daraus sollten Sie in der Lage sein, die relative Komplexität des Buchinhalts einzuschätzen.
Beginnen Sie damit, durch eine ursprüngliche diskrete Methode die Ableitung von Lagrange-Gleichungen aus dem Minimun-Aktionsprinzip zu beweisen, Ciclic-Koordinaten, Phasenraum, Gibbs-Liouville-Theorem zu definieren, die Existenz konservierter Größen unter Lagrange-Invarianz oder -Symmetrien zu beweisen und eine Einführung in die Hamilton-Formulierung zu geben und Hamilton-Gleichungen, der Hamilton-Operator als zeitlicher Evolutionsgenerator und der Drehimpuls als Rotationsgenerator unter Verwendung von Poisson-Klammern und der Nachweis einer Transformation ist eine Symmetrie, wenn die Poisson-Klammer mit dem Hamilton-Operator Null ist.
Im nächsten Kapitel wird erklärt, dass eine Hamilton-Formulierung der Dynamik eines geladenen Teilchens in einem Magnetfeld ohne Berücksichtigung des Potentialvektors A unter Verwendung der Kopplung des geladenen Teilchens mit dem Potentialvektor A bei der Bildung des konjugierten Impulses unmöglich ist und dass A ist Ein Eichfeld, das bedeutet, dass die Physik bei Eichentransformationen dieselbe ist, bedeutet, dass zu A ein Gradient eines Skalarfelds hinzugefügt wird
Der Autor sagt, dass diese Eichinvarianz ein grundlegendes Leitprinzip in der Quantenfeldtheorie sein wird.
Das Buch endet mit dem Gravitations-Zwei-Körper-Problem: konservierte Größen, Bahngleichung und Kepler-Gesetze.
Das Buch berührt nicht die Dynamik des starren Körpers oder die spezielle Relativitätstheorie, sondern ist ein großartiges Buch mit gleichmäßigen Übungen, das eine hervorragende Grundlage für die Hauptprinzipien, Ideen und Methoden der fortgeschrittenen klassischen Mechanik bietet, die in den Worten des Autors für den nächsten Schritt von undurchdringlich sind Quantenmechanik.
All dies ist eine großartige Leistung in einem 200-seitigen Papierbuch für den Massenmarkt, in dem alles mit einer unglaublichen Klarheit und Einfachheit erklärt wird, mit humoristischen Dialogen zwischen zwei Freunden zu Beginn jedes Kapitels.
Eine wunderbare Serie, wenn alle Bücher so sind, und ich sehne mich nach den Büchern über Relativitätstheorie und Feldtheorie.
Sehr empfehlenswert für diejenigen, die einen wissenschaftlichen Hintergrund und Interesse an der tatsächlichen Arbeit der fortgeschrittenen Physik haben.
Ich hatte Mathematik, weitere Mathematik und Physik (und andere) auf (britischem) A-Level studiert und die Mathematik im Laufe der Jahre einige Male überarbeitet. Aber mir fehlte immer noch eine lineare Algebra (Punktprodukte und Kreuzprodukte von Vektoren - nicht dasselbe wie die reguläre Matrixmultiplikation), die erforderlich war, um die Ideen von Divergenz und Kräuselung im letzten Kapitel über elektrische und magnetische Felder zu verstehen. Zum Glück hatte die Khan Academy ein nützliches Video:
https://www.khanacademy.org/math/line...
und ich fand ein hilfreiches Video über Gradienten, Divergenz und Locken von der Open University:
https://www.youtube.com/watch?v=ynzRy...
Es gibt einige unnötig plötzliche Sprünge von Gleichung zu Gleichung, ohne die Schritte zu zeigen. Ich brauchte einige Versuche, um das erste Kapitel über das Prinzip der geringsten Aktion zu durchlaufen, in dem der Langrangianer vorgestellt wird, mit wiederholten Ansichten der Quellvorträge auf YouTube:
https://www.youtube.com/watch?v=h96SW... (und der nächste)
Ich hätte mir mehr Händchenhalten gewünscht.
Die Argumentation schien zuweilen auch ziemlich zirkulär zu sein, was Sinn macht, wenn gezeigt wird, dass eine Idee konsistent ist, aber ich denke, sie hätte sich klarer darauf konzentrieren müssen, wenn sie versucht, eine Idee zu beweisen, und die bloße Ausübung der Ideen als zweitrangig belassen.
Leider ist die Formatierung in der Kindle-Version fast unerträglich. Jede Formel und viele einzelne Symbole sind winzige schwache Inline-Grafiken. Ich wäre schneller durch dieses Buch gekommen, ohne mit ihnen kämpfen zu müssen.
Davon abgesehen ist dies kein Buch für Anfänger. Wenn Sie Physik wirklich mögen, eine vorherige Exposition hatten und etwas Kalkül kennen, können Sie dies tun. Probleme sind enthalten und sollten im Laufe der Zeit behoben werden.
Im Vorwort zum Buch spricht Professor Susskind darüber, wie es ihn juckte, Menschen beim Einstieg in die Physik zu helfen. Also unterrichtete er Kurse in Kalifornien, wo er lebt und fand, dass es Spaß machte. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die Menschen, die er unterrichtete, ein bisschen gesehen hatten, wie das Leben ist, und ihre Neugier befriedigen wollten. Der zweite Autor dieses Buches, George Hrabovsky, stolperte über einige seiner Arbeiten und wollte gemeinsam ein Buch machen. So wurde dieses Buch geschrieben.
Nun beginnt dieses Buch mit einigen Dingen. Das erste ist, dass Sie einige fortgeschrittene Mathematik hatten, aber jetzt rostig sind. Das zweite ist, dass Sie einige Erfahrungen mit Physik hatten. Das Buch ist also in elf Kapitel unterteilt, oder wie sie im Buch Lectures genannt werden. Es deckt alles ab, was Sie in der klassischen Mechanik wissen müssen, und bietet eine ausreichend gute mathematische Grundlage, um in die Quantenmechanik überzugehen, aber das ist ein anderes Buch. eine, die ich zufällig besitze.
Das theoretische Minimum beginnt mit der Natur der klassischen Physik, wo sie über Phasenzustände sprechen und Sie anschließend mit etwas Mathematik vertraut machen. Es behandelt Trigonometrie, Räume, Vektoren, Integral- und Differentialrechnung, Dynamik, partielle Differenzierung, Poisson-Klammern, Hamitonian, Lagrange und einige weitere Themen.
Susskind und Hrabovsky gehen meiner Meinung nach ebenfalls gut voran. Während sie deine Hand nicht halten, werfen sie dich nicht sofort in das tiefe Ende. Wenn etwas erklärt oder eingeführt wird, erklären Susskind und Hrabovsky die Terminologie und was die Symbole sind und was sie tun. Ich hatte ein Buch über klassische Mechanik und Quantenphysik gelesen; es war weit jenseits meines Niveaus, aber der Autor erwartete auch, dass Sie wissen, was zum Teufel ein Bra-Ket war oder was ein Lagrange tat. Zurück zum theoretischen Minimum. Da sie die verwendeten Symbole erklären, müssen Sie keine seltsamen Namen für sie erfinden oder es als "Ding" bezeichnen, wie ich es normalerweise tue, wenn ich mit griechischen Buchstaben überladen bin. Ich kann die Hauptstadt Sigma und viele andere erkennen, aber manchmal vermische ich die Namen.
Daher denke ich, dass dies ein gutes Buch für jemanden wie mich und andere ist, die bei Classical Mechanics möglicherweise verrostet sind. Dies ist mehr als genug, um eine hervorragende Punktzahl von fünf von fünf zu erzielen.
Was mich verblüfft ist, dass dies ein NYT-Bestseller war. Wer liest das? Die Einführung in die Analysis ist flüchtig - ich kann mir vorstellen, dass sie am besten als Rückblick für diejenigen dient, die sie schon einmal gesehen haben. Und es gibt Seiten mit Gleichungen, die langsam durchgearbeitet werden müssen, um zu verstehen, worauf er hinaus will, wenn Sie es noch nicht wissen. Es verstößt also gegen alle Regeln eines populärwissenschaftlichen Buches. Ist es wirklich für Ingenieure, die hoffen, ihre Grundlagenforschung aufzufrischen? Diejenigen, die Kalkül und Physik genommen haben, aber es ist lange her, also wollen sie es noch einmal besuchen? Gibt es genug von diesen Leuten, um es zu einem Bestseller zu machen?
Hey, ich beschwere mich nicht. Dieses Buch ist für fortgeschrittene Studenten / Anfänger der klassischen Mechanik gedacht, und wenn Susskind dies populär machen kann, mehr Macht für ihn. Das ist fantastisch. Und aus der Sicht eines Physikers ist dies wirklich ein schönes Buch. Ich bin mir nur nicht sicher, was all diese Leute da draußen davon bekommen. Hoffentlich genug, um etwas Schönheit in Mathematik und Naturwissenschaften zu sehen. Und vielleicht, nur vielleicht, ist dies ein Beweis dafür, dass die Leute der Mathematik nicht so abgeneigt sind, wie wir gerne denken? Ich bin mir nicht sicher.
[Siehe meine gesamte Rezension unter MAA Bewertungen]
Wenn Ihr Fachgebiet nicht Physik ist, Sie aber mit Kalkül relativ vertraut sind (mein Fachgebiet ist beispielsweise Wirtschaft, und ich könnte die meisten mathematischen Anhänge überspringen), gibt Ihnen dieses Buch möglicherweise ein Verständnis für die Mathematik hinter diesem herausfordernden, aber faszinierenden und faszinierenden Fach faszinierendes Thema.
Persönlich stellte ich fest, dass es in der zweiten Hälfte des Buches in seinem mathematischen Fokus etwas zu weit ging. Weil es kurz sein wollte, fehlte in den letzten Kapiteln ab der Lagrageanischen Mechanik ein wenig Diskussion über Konzepte, Ergebnisse und Intuition, und obwohl ich die Mathematik wollte, wollte ich auch ein besseres Verständnis der Dinge, die ich schwer zu bekommen fand. Vielleicht wollte ich zu viel von einem Buch, das nicht lang genug war. So oder so eine gute Behandlung des Faches und (zumindest) ein guter Anfang für einen Laien, der sich für Mathematik der Physik interessiert.
Nach meinem Abschluss in Maschinenbau wusste ich alles, was man über Mechanik wissen musste. Ich war angenehm überrascht, als mir ungefähr zur Hälfte dieses Buches gezeigt wurde, wie falsch ich lag. Konzepte, von denen ich vorher gehört hatte, die ich aber vorher nie wirklich gelernt hatte, wie das Prinzip der geringsten Wirkung, die Lagrange-, die Hamilton-, Poisson-Klammern, Symmetrien und Invarianzen, wurden alle eingeführt und klar erklärt. Während es sich beim harmonischen Oszillator um das komplizierteste System handelte, das in diesem Buch diskutiert wurde, war es aufschlussreich zu sehen, wie diese Konzepte zur Neuformulierung der Newtonschen Gesetze verwendet werden können. Dies sind die mathematischen Werkzeuge, mit denen echte Physiker alles von der Quantenmechanik bis zur Relativitätstheorie beschreiben. Eine Einführung in diese Tools bietet einen wichtigen Kontext für das Lesen populärwissenschaftlicher Literatur und Journalismus. Ich freue mich darauf, in das zweite Buch dieser Reihe über Quantenmechanik einzutauchen.