作者condensed (我的冒險生活)
看板Physics
標題Re: [請益] 門外漢如何學習物理?
時間Mon Nov 29 03:43:17 2010
※ 引述《kratistos (卡地拖)》之銘言：
: ※ 引述《nowash (免洗)》之銘言：
: : 原PO大學唸的是法律系
: : 不過高中時代是三類的
: : 因為高中很混可以說完全不會高中物理
: : 那時候看到班上物理很強的人心中都有莫名的崇拜感
: : 對物理這個科目本身也有很濃厚的興趣(要卯下去算是另一回事了XD)
: : 我一直記得在某篇科普文章提到物理教授跟理髮師討論物理的故事
: : 很嚮往單純為了興趣而學習的模式
: : 現在原PO大學畢業也考過國家考試
: : 有了點時間
: : 想請問如果單純是為了興趣想學習物理
: : 我應該把高中的物理翻出來唸還是去弄本大學的普物呢?
: : (我的目標暫時定在想要補回當初逃避掉的物理學習)
: : 我大學有修過微積分甲
: : 雖然這個發夢聽起來很荒謬
: : 物理跟我以後執業也完全沒有關係
: : 還是想請問大家
: : 一個物理門外漢想對這科目本身不只是"覺得很有趣"的情況下
: : 我應該怎麼做呢?
: 首先我建議，絕對不要去看高中物理教科書; 基本上也不需要去看普物
: 教科書。為什麼？因為這些是龐大僵化教育機器的一部分，前者的目的是在
: 短時間內訓練學生具備計算與考試能力，而後者的目的是在訓練讓未來有志
: 於將物理當做專業能力（如物理、其他自然科學或工程）使用的學生在短時
: 間內掌握基本的物理知識。我這裡要說的是，這些物理教科書被寫出來並不
: 是為了告訴大家物理的本質，更主要是為了某種實用上的目的，而這樣的學
: 習方式某種程度上來說很有效率（例如培養工程師、或是參加物理競賽的學
: 生），但卻是相對無趣。
我無法完全同意你對教科書的評價。
台灣的高中物理課本，確實會受限於考試目的，以及編寫的成本與經驗。
如果要將台灣的高中物理課本和美國的高中物理教材<觀念物理>相比，
確實是<觀念物理>豐富有趣多了。
但是普物通常都是採用美國的教科書，如果你要將先前的結論套用到美國的教科書上，
我覺得非常的不適切。
美國的教科書，至少在普通物理這種書籍上，例如Young、Serway，
不僅只是具備足夠的計算推導練習去因應考試需求，
在取材上都是非常生活化，也兼顧趣味性的，
內容的細節上，也重視觀念的盲點與釐清。
你會訝異於只是簡單的普通物理，居然足以解釋生活週遭這麼多與我們密切相關的東西，
而那些日常生活週遭的事物，居然潛藏這麼多值得探索玩味的地方。
我也讚歎這些教科書作者不愧是頂尖高手，能夠販賣到全世界經的起市場的考驗的，
果然十分有料。
總是能以具有啟發性的方式，(而非只是把數學細節弄得極其繁雜)
以簡單或直覺式的步驟，去得到有趣的結果。
此外，美國大學生學習東西也許沒有台灣這麼功利，
在美國大學普物有不使用微積分的版本，就像是我們的高中物理。
可是內容的題材與豐富程度，ㄧ點也不輸給台灣高中物理課程。
總以更簡單的數學，向沒有學過微積分的人解釋相同的東西。
但這樣的教材，卻是非理工科系的課本。
與其說學習過於功利，不如說台灣的環境比較功利。
但不能以此推論到任何地方。
起碼台灣在這個沒有人得諾貝爾獎的時代，物理系依然當紅，
這就比以前好了很多。
也許科學或科普教育起了某些作用。
總之這和別人的書寫的怎麼樣不能混為一談。
詳細的教科書是為初學者設計的，大師的經典卻未必如此。
大師經典這種東西，有時連本科系都覺得棘手。
請不要再把看教科書的人說的很功利，或說這些書針對功利設計。
會念科學的，相當比例都是為了興趣。
至少就我所知，這些能寫出經典教科書的作者，
很少是對物理沒有熱忱，只想寫ㄧ本應付學生考試需求的市場而編的。
: 如果原po無意使用物理來工作或者研究物理，那學習物理的程度可以盡
: 量在觀念上著手。最簡單的方法當然是閱讀科普讀物，畢竟普及讀物本來就
: 是要寫給非專業人士看的，所以可以保證至少在行文方面不會讓人看不懂，
: 通常筆法與題材也會較為有趣。但是，科普讀物主題有限（常常是些「流行」
: 的議題）、而且不同人所撰寫的內容也是深淺不一，所以難以藉此進行系統
: 性的學習，想要光靠閱讀科普書就了解物理更是痴人說夢。所以科普書不夠
不是每本科普書都是要讓外行人懂什麼什麼。
有時候只是一種行銷，或者寫給內行人看的。
就算是真的要讓大眾懂，也不表示實際真的容易做到。
沒有數學工具輔助，想靠文字來理解相同的東西，甚至更困難。
高手可以不必靠太多輔助就清晰的思考，凡人可沒這麼容易。
總之，科普書的主要目的，是在引起你的好奇心與動機，而非學習。
對於高手級的人，也許看看科普書就能掌握其精神，這對普通人是很難做到的。
: 完整、但有系統的基礎教科書又被我嫌棄，怎麼辦呢？我的答案在第一篇的
: 推文就有提到，就是看《費曼物理學講義》。前面有位板友的回文也介紹過，
: 這套書思想夠深、主題涵蓋夠廣、但又不是生硬難啃，由於本來就是費曼開
: 給大學新生（不只物理系）的課程講義，所以可以想見他也會預期讀者們並
: 不需要具備太多的物理基礎。
費曼的書確實非常豐富，也非常的難。這套書是好書，但並不好啃。
我懷疑沒有一點物理基礎的人，把它當科普書看，有多大的可能性可以輕鬆自如。
以前這套書剛出版，美國學校都採用它作為普通物理的教材，
最後都因為太過困難，而放棄採用了。
如果連本科系都叫苦連天，要一個沒有物理基礎的人去看反而變輕鬆了？
這種預期，才是匪夷所思。
我覺得他的書確實可以參考，有些段落寫得生動有趣，且深入淺出。
但要在沒有基礎的情況下，單靠這套書來學好，實在是非常不容易。
他不是那種像Griffiths的電磁學，把所有細節、疑問、功課，
都幫你做好、解決好的。
但是Griffiths的作法，恰恰是考量到初學者在學習上的困難，而設計的。
若不是如此，學習只會更崎嶇。
: 另外我還要提出另外一條學習方案，我不知道大家有沒有過類似的想法，
: 但我自認為這是所有「通識性自然科學教育」應該走的道路。這條路是什麼？
: 答案是科學史。我認為「通識性的自然科學教育」應該以科學史為主。我想
: 很多人都有這樣的經驗：從小學到高中十二年的教育裡，我們學習了一大堆
: 考完升學考試畢業了以後就不會再接觸的知識。試問：我們為什麼要知道帶
: 電球體造成的電場大小？我們為什麼要知道甲烷碳上的混成軌域是sp3?學習
: 這些知識老實說無法讓我們更認識世界，也不能讓我們更了解科學。所以我
: 們應該摒棄功利實用導向的教學，而是循一個歷史的脈絡，去認識歷史上的
: 科學大師們以及他們所做的工作（他們為什麼會這樣想？他們的實驗代表什
: 麼意義），去了解實驗與理論之間的互相影響以及它們如何去帶動科學的發
: 展。我認為這樣的方法更能夠讓人學習如何去「思考」科學，而不只是學習
: 如何去「使用」科學。以熱力學為例，雖然我覺得 Callen 那套公理化熱力
: 學的方法很有趣，讓人可以像力學那樣從幾個基本假設就推導出整個系統，
教科書並不是只有Callenㄧ本。
很多教科書都會提發展史的東西，也重視從物理上的直觀角度去切入。
如果你只是因為先看到Callen就以為教科書都如此，就太可惜了。
如果初學者要學熱物理，我會推薦Carter，
薄薄的ㄧ本，卻很踏實地談到許多有趣的東西。
每個步驟，也都是初學者可以容易follow的。
: 但若試著從熱質說、溫度計的歷史到 Carnot、Clausius、Kelvin、Nernst、
: Joule、Boltzmann、Gibbs 等熱力學奠基者的故事去理解這門學問，我相信
: 會更容易抓到其真髓。再以力學為例，你可以去看看馬赫的《力學》、牛頓
: 的《原理》、甚至上推到亞里斯多德的運動學說，以今天的知識程度來看這
: 些東西當然是錯誤百出，但是你若能像 Kuhn 一樣站在過去的角度去理解這
: 些學說，了解為什麼千百年來會有人相信這些學說同時又為什麼有人要去推
: 翻這些學說，你就可能會對「科學」這玩意兒的本質有更多的體會（但不是
: 讓你更了解這個世界）。
孔恩的說法本身就很有爭議，我不認為去提這個有堅實的立足點。
科學界並沒有非常同意孔恩的說法。
科學史也許很重要，但不見得我們就要完全重新體會前人的老路。
科學的進展以整個歷史累積出來的成果，是非常驚人的。
我們往往只能站在前人的肩膀上，才能看的更高更遠。
別說是非本科系了，就連本科系我都懷疑有多少人看過你說的那些東西。
我也不覺得要對某樣東西的本質有更多體會，ㄧ定得去看他的歷史。
某諾貝爾獎得主就曾經詢問他的同事，是否看過牛頓的原理，
結果沒有一個人看過。
那這說明這些人都不懂牛頓力學或者對牛頓力學的本質無法有更多體會嗎？
我不是反對去看科學史，我覺得科學史是值得去看的。
但我覺得主要功能在於去體會前人如何在當時與自己的盲點奮戰與掙扎。
科學家是如何的帶有自己的偏見，又如何走出來。
: 到目前為止我們都沒有提到數學，但數學的確是在深入研究物理的過程
: 中必備的一項工具，它也是物理學家們交流時最方便使用的語言。如果原po
: 想閱讀論文或者更專業的書籍，數學往往不可避免。然而數學的學習並不是
: 那麼簡單，數學分析（aka 微積分）、線性代數都只是基本中的基本，這些
: 東西有時候除了理解要靠天份，還要靠大量密集且乏味的練習來磨練使用的
: 技巧。這方面沒什麼好說，端賴原po的情況再自己決定吧。我不認為文法商
: 領域的人要學自然科學是什麼大幻想，很多人都這麼做，同時也有很多學理
: 工的人去研究人文社會領域，不過事實是，不論哪種學問想要足夠地去深入
: 了解都必須花費相當的時間以及精力，如何去分配有限的人生到各種想做的
: 事情上面，是大家都應該好好思考的問題。
: 總結一下我的論點：
: 1.不建議閱讀制式的教科書，除非你真的沒什麼時間只是想要速成。話說回
: 來，像 Halliday 每個章節前面都有張精美的照片，其實也值得看看:p
: 2.推薦閱讀《費曼物理學講義》。另外可以去這個網址看看：
: http://research.microsoft.com/apps/tools/tuva/index.html
: 裡面有費曼授課的影片:)
不同意教科書都過於制式，教科書也有很多寫得非常好的。
費曼物理學講義值得看，但要有心理準備，並不好啃。
: 3.如果你認同我文中說法，那可以試試看循科學史的脈絡來進行學習，在此
: 除了理論發展，我覺得實驗的部分其實更值得人們去研究學習。另外我也推
: 薦閱讀原典，也就是大師們的著作（書或者論文），能夠更直接地去了解他
: 們的思想。
我認為特地看科學史，不是必要的。
教科書上的看一看，或者挑自己有興趣的就可以。
只要自己對這些東西有感覺，即使完全不看，也不要緊。
: 4.更進階的學習勢必會遇到數學（並不只是微積分的程度），原po根據自己
: 需求看著辦吧。
數學的確是根據自己需要，這點我同意。
物理系的人學數學和數學系的人學習方式多數是不太ㄧ樣的。
很多人看到要修線性代數、高等微積分、微分幾何等ㄧ大堆數學系課程就望之卻步，
或者以為真的要修過這些課程才能學相映的物理。
其實數學系和物理系著重的重點不同，數學系更多的是在ㄧ般性的定義和證明。
物理系則是取自己需要用的東西，並搭配直觀方法切入。
所以你甚至可以不去看太多數學書或數學課程，也能直接看物理的書。
(初等微積分還是最好具備，因為幾乎每個物理學科都會用到，但可以同時進行。)
: 最後，多聽多看多思考。前面板友們有說找個朋友，這是個方法，另外
: 多閱讀、多去聽演講、多看幾遍 The Big Bang Theory 也都是好主意。最重
: 要的是，要對世界保持好奇心。物理無所不在，嘗試將物理運用到生活中吧！
: 多多觀察我們生活的這個世界，當你懂物理時，你會從這個世界發現到比旁
: 人更多的樂趣。
如果只滿足於看牛頓雜誌、科學人，看看彩圖，即使不是真的理解，
能夠引發自己的科幻想像，或僅只是知道結果（即使是誤解也無所謂），
那我基本同意不要看任何教科書，也不必去動手。
就像小時候我們都會看的科幻電影或電視劇一樣，
不論在科學上是對或錯，我們完全無法判斷。
(不只是電視電影，甚至某些大師寫的科普書觀點都可能是錯誤的。)
但不要緊，因為觀眾很多時候要的是自己想像情結中的刺激過癮，
而非去感受科學裡客觀事實中，最奇奧與神秘之處。
這是ㄧ種感官之旅。
但如果你要的是知性之旅，那恐怕就不能只是看看科學人了。
(以上不排除有人能看科學人就悟出背後的深奧物理，所以我只說適用於99.99%)
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◆ From: 140.112.218.89
推 sukeda:I agree with you. 11/29 10:08
推 ic6413:我覺得看費曼要看到可以隨著他的物理語言導出數學才有意義 11/29 13:20
推 kratistos:僅針對結論的部份作回覆： 11/30 13:32
→ kratistos:2.我的意思其實不是說所有教科書都是制式的，而是要選擇 11/30 13:33
→ kratistos:其中「非制式」的部份，當然有許多教科書都符合資格 11/30 13:34
→ kratistos:3.透過科學史學習當然不是必要的，但我只是要推薦原po一 11/30 13:35
→ kratistos:個不同的道路去試試，至少就我而言我覺得這方向很有趣 11/30 13:36
→ kratistos:如同你對看科學史的看法：可以讓人瞭解科學家的心路歷程 11/30 13:44
→ kratistos:不過這也就是我想說的「科學的本質」。我說的科學並不是 11/30 13:45
→ kratistos:那些客觀的事實，而是一門學問，一個方法，一種思維 11/30 13:46
→ kratistos:瞭解「科學」如何運作以及「科學家」如何思考將有助於人 11/30 13:48
→ kratistos:們在這個領域的架構下去學習發現「知識」 11/30 13:48
→ kratistos:我在那一段的內文最後提到「不是讓你更瞭解這個世界」其 11/30 13:50
→ kratistos:實就是這個意思。 11/30 13:50
→ kratistos: ：如果只是要學習最正確的科學知識那我們 11/30 13:52
→ kratistos:只要看新出版的書、新發表的論文就好，又何必去看過去那 11/30 13:53
→ kratistos:些充滿漏洞的不成熟理論呢？ 11/30 13:54