Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
music : Caamora - (Disc 2) #06] The Eleventh Hour
Это перевод статьи "How to become a good theorerical physicist" голландского физика Герарда Хоофта , лауреата Нобелевской премии 1999 года за вклад в электрослабую теорию, профессора Утрехтского университета. Я хочу потренироваться в переводах и надеюсь, что эта статья будет полезна людям, интересующимся физикой, а еще надеюсь на багфиксы и русскоязычные аналоги рекомендуемой литературы в комментах.Эта статья для молодых студентов и всех тех, кого (как и меня) волнуют вызовы, с которыми сталкивается настоящая наука. Для тех, кто (как и я) решил использовать свой мозг, чтобы открывать новое о том физическом мире, в котором мы живем. Для тех, кто решил изучать теоретическую физику.
А теперь начинаются серьезные вещи. Не жалуйтесь, что их слишком много, вы не получите вашу Нобелевскую премию нахаляву, и помните, все это вместе занимает время наших студентов на 5 лет интенсивной ботвы. Как минимум один читатель был удивлен этим утверждением, заявив, что никогда не осилит это за 5 лет, так что, несомненно, я обращаюсь к людям, которые собираются провести большую часть этого времени, занимаясь самообразованием. Помимо времени требуется интеллект, несколько больше зачаточного, потому как обычные студенты могут одолеть этот материал только под руководством терпеливых преподавателей. Необходимо делать упражнения, которые содержат некоторые из этих текстов. Делайте их, а лучше придумывайте свои, пробуйте перемудрить авторов, но, пожалуйста, воздержитесь от рассказов мне о своих альтернативных теориях, пока все не выучите: если вы во всем хорошо разберетесь, вы обнаружите, что многие из этих авторов совсем не так глупы.
Начала математики
У вас все в порядке с числами, сложением, вычитанием, квадратными корнями и т.п.?Натуральные числа, целые числа, рациональные числа, вещественные числа, комплексные числа (очень важны!), формула Эйлера.
Теория множеств: открытые множества, компактные пространства, топология. Вы будете удивлены, узнав, насколько важную роль они играют в физике!
Алгебраические уравнения. Приблизительные методы. Разложение в ряд, ряд Тейлора. Решение уравнений с комплексными числами. Тригонометрия: sin2x = 2sinxcosx и т.п.
Бесконечно малые. Дифференцирование. Производные элементарных функций (sin, cos, exp…). Интегрирование. Первообразные элементарных функций, для которых это возможно. Дифференциальные уравнения. Линейные уравнения.
Преобразование Фурье. Использование комплексных чисел. Сходимость рядов.
Комплексная плоскость. Теоремы Коши и интегрирование по контуру (это забавно). Гамма-функция (порадуйтесь ее свойствам). Интегралы Гаусса. Теория вероятностей.
Уравнения в частных производных. Граничные условия Неймана и Дирихле.
Это все для начинающих. Некоторые из этих тем на самом деле целые курсы лекций. Многое из этого - необходимые части физических теорий. Вам не обязательно изучить это все до начала изучения того, что идет дальше, но не забудьте вернуться к тому, что пропустили.
- Голдстейн. Классическая механика (3-е издание).
- Classical dynamics: a contemporary approach - Jorge V. Jose, Eugene J. Saletan
- Classical Mechanics - Systems of Particles and Hamiltonian Dynamics - W. Greiner
- Арнольд. Математические методы классической механики (2-е издание).
- Ландау, Лифшиц. Механика (3-е издание).
Оптика
Преломление и отражение. Линзы и зеркала. Телескоп и микроскоп. Введение в распространение волн. Эффект Доплера. Принцип Гюйгенса волновой суперпозиции. Волновой фронт. Каустика.- Борн, Вольф. Основы оптики.
- Шен. Принципы нелинейной оптики.
Статистическая механика и термодинамика
Три закона термодинамики. Распределение Больцмана. Цикл Карно. Энтропия. Тепловые двигатели. Фазовые переходы. Термодинамические модели. Модель Изинга (отложите знакомство с техниками решения двумерной модели Изинга). Закон излучения Планка (как прелюдия к квантовой механике).Статистическая механика
- L. E. Reichl: A Modern Course in Statistical Physics, 2nd ed.
- R. K. Pathria: Statistical Mechanics
- M. Plischke & B. Bergesen: Equilibrium Statistical Physics
- Ландау, Лифшиц. Статистическая физика, том 1.
- S.-K. Ma, Statistical Mechanics, World Scientific
Термодинамика
- Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics 2ed - H. Callen
- Thermodynamics and statistical mechanics - Greiner, Neise, Stoecker
Электроника
(только самые простые сведения об электронных цепях)Закон Ома, емкости, индуктивности, использование комплексных чисел для их расчета. Транзисторы, диоды (как они на самом деле работают чуть ниже).
Электромагнетизм
Уравнения Максвелла (однородные и неоднородные), в среде, решение их для вакуума и однородной среды, в ящике (волноводе), с граничными условиями (отражение и преломление). Векторный потенциал и калибровочная инвариантность (исключительно важно!). Излучение и поглощение электромагнитных волн (антенна), рассеяние света.- Джексон. Классическая электродинамика (3-е издание).
- Electromagnetic Fields And Waves - Lorrain and Corson
- Classical Electrodynamics - W. Greiner
- Introduction to Electrodynamics - D. Griffiths
- Quantum Electrodynamics - 3rd ed., - W. Greiner, J. Reinhardt
Вычислительная физика
Даже чистому теоретику могут пригодиться некоторые аспекты вычислительной физики.Квантовая механика (не релятивистская)
Атом Бора. Соотношения де Бройля (энергия-частота, импульс-волновое число). Уравнение Шредингера (с электрическим потенциалом и магнитным полем). Теорема Эренфеста. Частица в ящике. Атом водорода, решение волнового уравнения для него. Эффект Зеемана, эффект Штарка. Квантовый гармонический осциллятор. Операторы энергии, импульса, момента импульса, рождения и уничтожения, их правила коммутирования. Введение в квантовомеханическое рассеяние, матрица рассеяния. Радиоактивный распад.Атомы и молекулы
Химическая связь. Орбитали. Атомный и молекулярный спектр, излучение и поглощение света. Квантовые правила отбора. Магнитные моменты.Физика твердого тела
Кристаллографические группы. Отражение Брэгга. Диэлектрические и диамагнитные постоянные. Спектр Блоха. Уровень Ферми. Проводники, полупроводники и изоляторы. Теплоемкость. Электроны и дырки. Транзистор. Сверхпроводимость. Эффект Холла.- Ашкрофт, Мермин. Физика твердого тела.
- Киттель. Введение в физику твердого тела (7-е издание).
Ядерная физика
Изотопы. Радиоактивность. Ядерный распад и синтез. Капельная модель ядра. Ядерные квантовые числа. Магические ядра. Изотопический спин. Теория Юкавы.Физика плазмы
Магнито-гидродинамика. Волны Альфвена.Математика посложнее
Теория групп, линейные представления групп. Теория групп Ли. Векторы и тензоры. Больше техник для решения дифуров, урчпов и интуров. Принцип экстремума и основанные на нем техники приближенного решения. Разностные уравнения. Производящие функции. Гильбертово пространство. Введение в функциональные интегралы.СТО
Преобразование Лоренца. Лоренцево сжатие и растяжение времени. E = mc 2 . 4-векторы и 4-тензоры. Правила преобразования для поля Максвелла. Релятивистский эффект Доплера.- Classical Mechanics - Point Particles And Relativity - W. Greiner
- Introduction to the theory of relativity and the principles of modern physics - H. Yilmaz
Квантовая механика посложнее
Гильбертово пространство. Квантовые скачки. Излучение и поглощение света. Вынужденное излучение. Матрица плотности. Интерпретации квантовой механики. Неравенства Белла. Вперед, к релятивистской квантовой механике: уравнение Дирака, тонкая структура. Электроны и позитроны. Теория БКШ о сверхпроводимости. Квантовый эффект Холла. Расширенная теория рассеяния. Закон дисперсии. Теория возмущений. Квазиклассическое приближение (метод ВКБ), принцип экстремума. Конденсат Бозе-Эйнштейна. Сверхтекучий гелий.- Quantum Mechanics - an Introduction, 4th ed. - W. Greiner
- R. Shankar, Principles of Quantum Mechanics, Plenum
- Quantum Mechanics - Symmetries 2nd ed. - W. Greiner, B. Muller
- Коэн, Таннуджи. Квантовая механика, том 1 и 2.
- J.J. Sakurai, Advanced Quantum Mechanics, Addison-Wesley
Феноменология
Субатомные частицы (мезоны, барионы, фотоны, лептоны, кварки) и космические лучи. Свойства и химия веществ. Ядерные изотопы. Фазовые переходы. Астрофизика (планетные системы, звезды, галактики, красное смещение, сверхновые). Космология (космологические модели, инфляционные теории, микроволновое фоновое излучение). Технологии детекторов.ОТО
Метрический тензор. Кривизна пространства-времени. Уравнение гравитации Эйнштейна. Черная дыра Шварцшильда, Райсснера-Нордстрема. Прецессия перигелия, гравитационное линзирование. Космологические модели. Гравитационное излучение.ОТО
- J.B. Hartle, Gravity, An Introduction to Einstein"s General Relativity, Addison Wesley, 2003
- T.-P. Cheng, Relativity, Gravitation and Cosmology, A Basic Introduction, Oxford Univ. Press, 2005
Космология
- An Introduction to cosmology, 3rd Ed - Roos
- Толман. Относительность. Термодинамика и космология.
Квантовая теория поля
Классические поля: скалярное, спинорное Дирака, векторное Янга-Миллса.Взаимодействия, возмущения. Спонтанное нарушение симметрии, голдстоуновский бозон, механизм Хиггса.
Частицы и поля: пространство Фока. Античастицы. Правила Фейнмана. Сигма-модель Гелл-мана-Лоу для пионов и ядер. Петлевые диаграммы. Unitarity, Causality and dispersion relations. Перенормировка (регуляризация Паули-Вилларса, Хоофта-Вельтмана). Калибровочные поля: калибровка векторного потенциала, определитель Фаддеева-Попова, тождества Славнова, БРСТ-симметрия. Ренормгруппа. Асимптотическая свобода.
Солитоны, скирмионы. Магнитные монополи и инстантоны. Конфайнмент. 1/N разложение. Разложение операторного произведения. Уравнение Бете-Солпитера. Построение Стандартной модели. Нарушение P и CP-инвариантности. CPT-теорема. Связь спина и статистики. Суперсимметрия.курсов лекций
К сожалению, некоторые из этих ссылок уже не работают. Надеюсь, что в этом случае вам поможет Internet archive . Ну и current music послушайте, конечно.
Казалось бы, что может быть более неблагодарным делом, чем заниматься наукой? Постоянное обучение, исследования, бумажная волокита, научные конференции – все это при минимуме дохода и ограниченном свободном времени. Но что же на самом деле привлекает молодых людей становиться учеными? Опросив своих коллег, мне удалось составить список причин, которые подвигли современное поколение .
Причина №1. Я стану великим ученым и совершу революцию в своей области
Действительно, если энтузиазм молодых людей направить в правильное русло, то можно воспитать в них гениальных . Профессия ученого наиболее привлекательна именно своей практической составляющей. Свободный выбор направления исследований принято считать несомненным плюсом научной карьеры. В отличии от любой другой сферы, в науке вектор развития не диктуется высшим . Напротив - в научной среде профессора, деканы и заведующие лабораториями поощряют самостоятельное мышление своих молодых научных работников. Более того, часто область деятельности ученого выходит за пределы чисто научной проблематики - это административная работа, преподавание, работа в промышленности, в комиссиях и т.п. Таким образом, каждый может выбрать множество различных путей развития своей карьеры с учетом того, как меняются с течением времени его интересы, приоритеты и цели.
Что же касается революционных открытий, то по статистике каждая десятая научная идея имеет большое значение для развития человечества. Непосредственное участие в научных открытиях, пусть даже очень скромных, представляет собой колоссальный опыт и дает возможность понять,оценить и насладиться происходящим в науке в целом.
Причина №2. Я буду много путешествовать, продвигая свои идеи по миру
Конференции, повышение квалификации, обучающие программы, гранты – это неотъемлемая часть научной деятельности. В результате можно действительно повидать мир, узнать много нового как для своей тематики, так и для общего развития, завязать полезные и интересные знакомства. При выборе научной карьеры перед вами открывается целая вселенная нового и увлекательного. Трудно переоценить роль профессии ученого в развитии международного сотрудничества. Члены национальных академий наук и международных научных сообществ могут преодолеть политические, религиозные и языковые барьеры, общаясь друг с другом на языке науки. Ученые могут гордиться тем, что результаты их труда объединяют мир и улучшают качество жизни людей. Кроме того, международные проблемы науки и образования привносят много интересного в личную жизнь ученых.
Причина № 3. Я буду работать в дружной команде интеллектуалов
Научная деятельность содержит мощный социальный фактор. Работа хорошей исследовательской команды не только результативна в смысле науки, но дает также ощущение второй семьи. Это совместное времяпровождение, перерывы на кофе, вечеринки, пикники. Именно во время таких неформальных встреч часто рождаются новые интересные идеи. Командные исследования способствуют установлению дружеских отношений, а отсутствие жесткой иерархии, характерное для научного сообщества, лишь стимулирует этот процесс. Общение с профессорами зачастую принимает вид наставничества, когда молодые ученые консультируются у научного руководителя относительно своих исследований и диссертационных наработок.
Причина № 4. Я буду иметь свободный график работы
Ученые в значительной степени освобождены от жесткого рабочего графика. В любое удобное время можно сделать перерыв на обед, а не обедать в строго отведенные для этого часы. Таким образом, свой рабочий день, неделю, месяц можно планировать самостоятельно. Что же касается рабочего места – зачастую кафе или даже пляж являются более благоприятным местом для работы над рукописью, чем офис, где постоянно на что-то нужно отвлекаться.
При этом нельзя недооценивать научную деятельность. Из-за того, что научная работа требует неограниченного времени, ученые чаще всего трудоголики, а не лентяи. Они утром, и вечером, и по выходным. Преимуществом такого графика является то, что можно самим определять удобное время для отдыха или для выполнения необходимых семейных дел. Это ваше время, и вы сами им управляете до тех пор, пока вы заслуживаете этой гибкости, будучи ответственным и продуктивным в своих исследованиях.
Причина №5. Я стану отличным наставником для будущих поколений
Работа ученых, как правило, сосредоточена на проблемах, которые они считают интересными, хотя есть в этом часто и доля лукавства. В отдельных случаях исследования или новые технологии могут быть сразу же внедрены в виде нового лекарственного препарата или устройства. Однако даже если эта цель и не будет достигнута, добросовестно полученные научные знания делают более глубоким понимание мира, в котором мы живем, а это обязательно принесет свои плоды в будущем.
Знания в чистом виде или способ применить их на практике – это то, чем может гордиться ученый. своих знаний и наставничество также является важным вкладом в развитие общества. Каждый ученый может сделать свой собственный вклад – например, давая лекции школьникам и студентам, преподавая в университете, выступая перед широкой общественностью.
Профессия ученого имеет ряд своих особенностей, минусов и плюсов. Наука – увлекательный и всегда новый мир,который позволяет всесторонне себя развивать. Но все-таки решающим фактором при выборе профессии являются личные предпочтения, ведь очень важно любить свою работу по-настоящему.
