看懂现在前沿物理理论,需要学习哪些数学知识?
我不知道题主处于什么水平,但是就问题本身来看,想要继续学习,题主至少需要具备大学本科物理系的基础知识,才适合继续下一步深入。
大学阶段最基本的数学知识有,微积分、线性代数、概率论,对于物理学的学生而言,还需要学的就是数学物理方法。这些课程对于看懂物理前沿理论来说是基础中的基础,必须很熟悉。
接下来,如果继续深究就要看主攻哪个方面。作者认为,当今的物理学中比较前沿的领域就是凝聚态物理,虽然凝聚态物理的方向可以分得更细,但是有一些理论课程是共通的,最基本的就是研究生的基本课程,包括高等量子力学、量子统计物理、群论以及固体理论等等。这些看似偏物理的课程其实涉及到了大量的数学知识。然后将各种数学知识应用到了物理的场景中,融合物理中的概念来应用。
当然,凝聚态物理只是一方面,如果要学习相对论方面的知识,还需要了解微分几何等数学理论。
单纯地学习数学知识只是一方面。如果要追求看懂前沿物理学发展的话,作者还是建议边学习边关注物理学发展,齐头并进比较好。
两三百年后,量子力学这种现代前沿物理知识是否会加入到初中或高中课本?
其实量子力学或多或少的在现行高中物理教材内容中涉及到,主要涉猎的教材是人教版3-5中《原子物理学》这一部分内容。
量子力学涉及到的内容体系比较复杂,涉及到高中物理学科知识体系比较多,教材中有关量子物理学内容被穿插在原子物理学内容体系中,教师在讲解之时只是简单的提及到这一点,学生一般普遍理解起来比较吃力。高考部分将涉及到量子力学部分内容体系的原子物理学内容作为选考内容,可以充分想象这部分内容体系的难易程度,高中学生以现有的物理学科知识理解起来比较困难。
至于随着物理科技领域的探究能力提升,物理现代前沿水平发展达到繁荣发展形势,人们对于量子物理学科知识认识普及化需要一个时代的推广和应用发展。物理学科的发展虽然已经有一二百年的历史,但前沿科技领域的发展才经历了几十年时间,当前的科技领域中还有诸多高科技领域知识有待进一步探究和探索。
相信在不远的将来,随着世界科技水平进一步发展,人们掌握了大量的高科技技术之后,社会科技呈现多元化发展的形势中,在知识体系革新的状态下,量子物理学会被人们普遍接受和认同,进而量子物理学知识体系内容会被完全纳入初高中课程体系。
很高兴回答题主的问题。
针对题主的问题,答案是肯定的,肯定会加入到中学课本中。
1.物理学的分类。物理学分为经典物理学、相对论、量子力学。学生学物理主要学基础的经典物理学。初中初步认识力学电学光学和热学,都是最基础的内容让学生了解物理慢慢进入物理的世界,初中阶段主要让学生知道有这么回事儿。到了高中在初中的基础上再深入,更详细更全面。
2.中学课本里已经有关于量子力学知识的影子。
在课本的最后有几章是介绍原子核等微观物理的知识,但是学校不讲,学生有兴趣可以自己学。高中物理会学一点关于相对论和量子力学的知识,但不是重点,考试占比很少。
3.关于量子力学这些前沿物理学知识一般到研究生阶段才开始主要研究。量子力学的研究必须要求研究者有扎实的物理学基础。所以必须经过中学大学阶段打好物理的基础。
4.随着时代的发展,量子力学的应用会走入到人们的生活中。量子力学现在主要停留在理论研究的阶段,随着社会的发展,像题主说的二三百年后或者更短的时间内,这些研究成果肯定会应用到实际生活中。那时对学生的要求也更高了,肯定会学习相关的知识。
本人知识能力有限,尚在不断学习中,欢迎专业人士批评指正。
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