#理论力学学习建议
主要内容:
理论力学课程是大家接触到的第一门四大力学课,也是第一门理论物理课程,虽然理论力学本身在现代物理中使用地已经不多了,但它的不少思想以及方法都传承下来,可以说,现代物理的支柱思想不少都来源于理论力学,所以大家一定要认真对待。
学习理论力学,最重要是掌握其新的物理思想。理论力学课程的两条主线就是拉格朗日量(以及作用量)与哈密顿量。和普通力学不同,理论力学的出发点不再是微分方程,而是泛函与变分。理论力学为我们建立了新的第一性原理:最小作用量原理。这些数学物理思想是需要重点关注的。从这个意义上说,理论力学不是普通力学的延伸,而是为我们建立了新的物理大厦。我认为,在学习理论力学时,要跳出牛顿力学的框架,而从第一性原理的角度去看待理论力学。
进阶内容:
除了上面说的两条主线外,理论力学也可能是大家第一次接触对称性(诺特定理),相空间,场方程和辛变化,这些概念在之后的课程研究中都有体现,学有余力的同学可以进行相应的拓展。在理论力学中,会涉及到时空的整体对称性(伽利略群以及洛伦兹群),会第一次从对称性的角度出发推导物理原理(例如无相互作用情况下粒子的拉格朗日量),第一次领会到对称性在现代物理中举足轻重的作用。对称性是理论力学非常精彩的一块。同时,在学习理论力学时,还要建立起相空间的概念(尤其是哈密顿力学部分),要能理解位置和动量分别是两个独立的正则变量,位置和动量构成的相空间描述了一个具体的物理状态。相空间的概念在之后学习统计力学是非常重要的。理论力学有一小节讲述了场的朗格朗日量密度以及场方程,可能有些老师教学时会略过相应内容,但个人感觉还是很重要的,现代物理中对很多物理对象的描述都是用场来刻画的。同时,在理论力学最后还会介绍辛变化与辛形式,从这里出发,可以延伸到辛流形或者是以辛形式为基础的计算机优化模拟算法,感兴趣的同学都可以做相关了解。
总之,理论力学是理论物理的基础课程,在这门课上,思想与概念的理解是非常重要的,这些思想与概念很多都在现代物理中有相对对应,理论力学是大家接触现代物理的开端。
推荐教材:
郎道《力学》,《场论》,戈登斯坦《经典力学》
进阶教材:
《经典力学的数学方法》,《数学物理中的几何方法》
相关课程:量子力学,统计物理,群论。
撰稿人:17少院俞颉颃
审稿人:18物院张博,19物院李秦勋
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