物理学经典教材

物理学经典教材 上搜索“物理学经典教材”的时候，发现了几个问。一是单看经典，比如Diarc的The Principles of Quantum Mechanics，并不适合做教材；再是推荐人在可能并未认真读过教材的时候就给出了寥寥几句的似懂非懂的评价。为了弥补这个缺憾，方便后人，我按照如 下原则，列出单。 1. 所有书单内的书我都有研习（有的不止一遍），至少通读过大部分。 2. 每本书的特点不同，我所推荐的最大理由，在于物理图像的清晰，述简明，富有洞察力。 3. 出版年份过早的书，虽然经典，我不推荐，因为其中的一些观念已经距离现代观念相距甚远。如Ashcroft的Solid State Physics，里面讲了很多早已被抛弃的模型。 4. 篇幅过多的不推荐。如Reif的Statistical Physics，后来的书Kardar的Statistical Physics完全可以实现更多的价值。或者法国人梅西亚的量子力学。 好的教材可以一生伴在书桌前，而不是学期结束按照重量卖掉。限于一个人读书有限，一家之言，仅供参考若有裨益，莫大欣慰。 第一部分 普通物理. 普通物理分为力，热，电，光，近代物理几部分。 1.1零起点：费恩曼物理学讲义（第一卷） 从高中进入大学物理专业，起跑线上的必读书。注意要习惯和国内结构化的教材有明显不同，大段的论述可能只是在阐明一个观点。读的时候不要只是覆盖文字，而 要理解背后的内容和物理过程。 通常认为这本书的缺点是没有习题。这不要紧，这本书只是用来培养进入物理世界的基本概念。 1.2 近代物理：Concepts of Modern Physics 作者： Arthur Beiser 现 代物理概念 / (美)贝塞 普通物理学的近代物理（量子物理）是对于20世纪初的量子力学建立之前的物理的一种过渡。这本书的概念和物理图像非常清楚，用简单的公 式阐明了问题的本质，值得反复研读。 此外，Jeremy Bernstein 等人写的Modern Physics是一本不错的教科书，有影印版。 1.3 热力学：Introduction to Statistical Physics,by Kerson Huang. 作者黄克孙是MIT的终身教授，其妻子吴健雄先生曾经用60Co的实验验证了弱相互作用下宇称不守恒的理论，直接使得杨振宁和李政道先生获得诺贝尔奖。通 常提到的Kerson Huang的书，是更高深的一本Statistical Mechanics. 但是这本书的好处，在于简洁，清晰。他用箭头和方块图极大的简化了看似复杂maxell relation，并且在书里面引入了很多如对称破缺的前沿的内容，用不复杂的式子，对新物理给出了半定量的解释。 1.4 电磁学：国内有些电磁学教材的讲法，到达最后一章才给出了Maxwell方程组。其实电磁学是一门一劳永逸的课程——只要掌握了这个方程组，任何电磁现象 都能加以描述。在普通物理程度，核心内容在于给出电荷产生电场，通过电流计算磁场，而对于电磁波的传播，运动电荷的辐射都由于矢量数学工具的缺乏而得 以限制。因此我的建议是了解一些基本概念，并且及早进入电动力学的学习。 1.5 光学：光学是一个很特殊的学科。因为即使是在不需要高深理论的经典光学的范畴，也因为太多有趣的光学现象，教材得以变得厚重。如果只是掌握基本原理，却食 之无味。我的大学老师曾经Eugene Hecht写的Optics做教材，这是一部很好的书，对于很多现象加以了阐释。如果时间充裕，值得一读。影印版的缺陷是把Index给删掉了，给查询造 成不便。 1.6 新概念物理学教程 英文是物理学家的通用语言。因此要及早阅读英文书。开始的时候即使满页生词，查完了仍不理解整句的意思，也不要灰心，这是成为一名物理学家的必经之路。如 果认为阅读英文书仍欠火候，这套书是中文书中的经典。作者赵凯华老先生是莫斯科大学的博士，他的数理基础非常深厚。本书一大缺点是相对严密的推导论证可 能使得一部分同学失去兴趣，但是每章后面的思考题很有价值，是先生毕生功力的结晶，值得去独立思考。第二部分 四大力学 2.1 理论力学 Mechanics by Landau & Lifshitz. 这是著名物理学家朗道的理论物理学十卷的第一卷。开始学习的时候，要消除畏难心里。毕竟书上所用到的数学工具仍是我们熟悉的微积分而已。边看边跟着算是好 办法，只用眼睛不用笔很容易看不下去。 2.2. 电动力学 2.2.1 费恩曼讲义 第二卷. 费恩曼本人认为第一卷的教学改革比较成功，而他想不出来很好的方法改进对电动力学的教学。仔细读过发现他是一种自谦。他清晰的物理直觉，会带给人以非常牢 固而正确的物理观念，比如“静”场源导致了电磁现象看起来独立。 相比之下，国内有些教材，更加适合做参考书；但从参考书的角度，却不够全面，也不够深入，不够实用，更像是显摆作者的推导能力而已。 2.2.2 Griffiths 写过一本Introduction of Electrodynamics，很适合作为两学期的教材。对于物理学本身来说，我个人还是认为Feynman讲的更加有洞察力。这本书的习题非常不错， 如果阅读费恩曼的书，有这方面的困惑，可以用它弥补缺憾。 2.2.3 Classical Theory of Fields by Landau & Lifshitz. 现代物理通过场论来表达，而学习电动力学就是向场论的很好的过渡。这本书一贯是朗道的风格，从第一性原理出发，给出了经典场论的理论结构和表述。 2.3 量子力学 量子力学的名著浩如烟海，每本书的特点很不相同。他山之石，可以攻玉。如果时间有限，可以以Grifiths的Introduction to Quantum Mechanics作为开端。书的开始回顾了经典力学，旧量子论，并且以薛定谔方程为核心讨论了一些例子。但是很多量子力学的课题都没有涉及，如角动量只 用了一节来讨论，自旋也不够透彻。在通过这本书掌握了波动力学和一些基本应用之后，可以读Modern Quantum Mechanics by Sakurai. 这本书虽然说是高等量子力学范畴，但完全可以适合本科生自学。它的价值是无法取代的。 有人以为它缺少了讲相对论量子力学的部分。其实相对论量子力学只是过渡理论，导致的概念不清楚，直到量子场论才得到诠释。在学习量子场论的时候，相对论量 子力学，会作为QED的旋量场得到表述。 量子力学是整个现代物理学的基石。以上的量子力学教材，仅仅给了一些简化的例子，以及严格或者优美的求解，离可以应用的量子力学相差甚远。有上下卷的 practical quantum mechanics，内容相对古老，我力荐诺贝尔奖得主Hans Bethe与MIT教授，理论物理学家Roman Jackiw 合著的 Intermediate Quantum Mechanics. 这本书是丑陋的，因为不再有那么优美的谐振子，而取代以各式各样的近似。对于需要用到量子力学，而并不需要量子场论概念的很多物理分支，这是再好不过的 了。 2.4 统计力学 统计力学的经典教材通常认为是Pathria写的Statistical Mechanics，以及Landau理论物理第五卷。我虽然有统计物理基础，也有这两本，但都没有读过这两本书。甚是惭愧，不敢推荐。值得一提的 是，MIT的教授Kardar有两本书 Statistical Theory of Particles,和Statistical Theory of Fields, 观念很新，Formulism清晰，习题也很值得思考。 2.5 其他书评 2.5.1 Classical Mechanics, by Goldstein. 物理学的前沿研究在于量子世界，经典力学作为完备的学科，留给了工程师们和其他半经验力学学科。因此，对于从事物理学的人来说，应该及早的完成从经典力学 到量子力学的过渡转变。实际上，掌握了最小作用量原理，拉格朗日力学及哈密顿力学表述形式，谐振子，简正模，泊松括号，就可以放心的进入量子的世界。很多 时候，对于经典力学的理解，是在于学习量子物理以及场论的时候回头看的时候才有更深的理解。因此，鉴于本书过长的篇幅——在经典力学上做了过多的逗留，是 不推荐它唯一的理由。 2.5.2 量子力学 曾谨言. 这本书在国内的口碑是比较好的。但是所有国人的著作都不免重视严格的推导求解，而忽略物理过程本身。很多推导，其实可以留给学生作为习题，而不是全部“告 诉你该怎样推”，而是启发学生自己利用已知的物理定律把某一个物理过程表述出来。其中的数学，在推导的过程中，应当通过自学或者查询数学来完成。如果要想 让初学者读懂，就要假设自己是初学者，一步步的跟着走。同样的情况也发生在喀兴林的《高等量子力学》里面。这本书缺少重点，处处篇幅一样，并且没有给场论 留下足够的铺垫。相比之下，很多结论都可以作为习题留给学生思考，而不是自己把话说尽。 2.5.3 热力学与统计物理 汪志诚 我对这本书有个人好感，但是并没有将他列为主要的推荐书。书中规中矩，并无多少特点，但是可以作为读更深入的统计物理教材的过渡。 2.5.4 Principles of Quantum Mechanics by Shankar. 除了篇幅过大，并且怀疑它以"principle"做书名并不合适，主要认为读这部书的时候，很多本可以自己独立的思考，都被作者模式化的一一展现，有一 种知识上获益，思想上偷懒的感觉。 2.5.5 Classical Electrodynamics by J.D. Jackson 我坚持认为，同经典力学一样，对于电动力学这样自洽而成熟的理论，不应该耗费太多时间。除非是做同步辐射，等离子体等方向，当真正理解电动力学之后，就应 该及早进入新的物理世界，而不是继续在经典的世界里浸淫。比如作者在Scattering Cross Section里花了大力气，但是分析物质的中子和光子散射理论却都是基于量子力学的。至于折射率的计算，只是在原子理论没有形成的时候的一切唯象模型而 已。实际上虽然在国外用的教材无一例外的用这一本，但是讲授的难度却普遍低于它们，侧重点也迥异。 第三部分 数学物理学 首推的教材是Hassani写的Mathematical Physics，影印版有4卷。这是一部非常有价值的书，内容全面实用。并不需要数学家般的严格论证，却不含糊的涵盖了从微积分水平走入现代物理的几乎所 有必要的工具，从向量空间，到格林函数，再到深入的如群表示，纤维丛。这是一部深入的书，他还写过一部同样精彩的入门数学物理书, Mathematical Methods for Students of Physics and Related Fields. 这两部书，足够涵盖一直到场论所需要的数学内容，习题不复杂，但是马上就可以检验理解程度。 第四部分 超越四大力学 四大力学之后，往往重要的课程就是固体物理了。固体物理并未有一个如同量子力学那样经典的教材，原因在于学科本身——量子力学理论是完备的，是基本理论， 而固体物理需要牵扯到各种元素和物质，和化学有了联系。因此，有的人觉得Kittel的名著写的很乱，Ashcroft的理论很完善却年代久远，而 Chaikin的Principles of Condensed Matter Physics太难。 其实按照我的理解，固体中的性质，其实在其他课程的各个部分都有所介绍，不必单独成课，至少不比当作基础物理学的理论模块的一部分。相比固态物理，及早掌 握场论的知识是更加重要的。 第四部分 遗漏的名著们 有没有写的很差不推荐的书？没有。一方面是出于对作者的尊重， 一方面即使作者借鉴了他人的意见，在这门课程上作者还是多少有比读者强的见解。 如果说不推荐Hilbert的数学物理方法，仅仅是因为难啃，倒也不难理解。以下的书，都是公认的经典。至于能攀过多少高峰，就要看造化了。