Štúdium fyziky

[mukel]

Ahojte.

Už dlhšie sa pohrávam s myšlienkou ísť študovať fyziku na vysokú školu. Od DOD na výške mi to neschádza z mysle, učarovalo mi totiž odbor Biofyzika.
Na strednej škole som fyziku nenávidel, kvôli arogantnému postoju nášho fyzikára k nám študentom. Preto som sa na tie hodiny nepripravoval vôbec a prechádzal som bez učenia s trojkou na vysvedčení. Poraďte, má zmysel ísť ju študovať aj keď som z toho predmetu nevynikal a ani nematuroval na strednej? Nenapísal by som, ak by som sa v mysli stále nevracal k tomu DOD a k prezentácii Biofyziky tej univerzity. Stále mi to nejde z mysle a musím sa k tomu vracať.

Chcel by som sa začať pripravovať na štúdium a tak zistiť, či by ma toto štúdium vôbec bavilo, skôr ako si podám prihlášku. Chcem si vybudovať vzdelanie vo fyzike od zero level. Poraďte mi nejakú literatúru, kde sa preberá učivo fyziky zo strednej školy. dik

[Reklama]

[Idris]

Smysl to má, já na fyziku taky na SŠ kašlal a na VŠ pak byla v pohodě. Jako opakování doporučuju nápaditě nazvanou knihu Středoškolská fyzika (autor Jiří Vlček). Na začátku studia bude ale hodně matematiky.

[farbydos2]

Vysokoškolská fyzika se od středoškolské dost liší. Záleží, jak specializovanou školu si vybereš, ale není ojedinělý postup, kdy se kombinuje studium matematiky a patřičné fyzikální disciplíny. Třeba jako základní oblasti fyziky ve standardních kurzech vystupují:
mechanika (a k ní komplementárně matematický aparát k diferenciálnímu počtu, diferenciálním rovnicím atp.),
termodynamika a statistická fyzika (kde se pracuje s parciálními diferenciálními rovnicemi, fázovým prostorem nebo statistikou),
elektřina a magnetismus (polní formalismus, Maxwellovy rovnice, diferenciální geometrie, formy, tenzory),
teoretická fyzika (Lagrangeovy rovnice, Hamiltonovy rovnice, variační principy, integrální a diferenciální tvary fyzikálních principů),
relativistická fyzika (diferenciální geometrie),
kvantová fyzika (funkcionální analýza, statistika, diferenciální rovnice),
kvantová teorie pole...

Jsou školy, kde jednotlivým kapitolám přísluší (i vícesemstrální) předměty. Třeba MatFyz nebo FJFI. Někdy se probere velká část seznamu v jednom vícesemestrálním kurzu fyziky. Hodně záleží, jak do hloubky bys chtěl fyziku studovat a kolik matematického aparátu se chceš učit. Co se týče mezioborovosti, ještě víc záleží, co z biologie děláš.

Pro biologické struktury může být matematický a fyzikální popis dost komplikovaný. Mohou se třeba vyskytovat struktury podobné fraktálům -- plíce, neuronové sítě --, může se stát, že je potřeba používat nelineární modely, které podléhají nestabilitám nebo podle výchozích podmínek dávají kvalitativně odlišná řešení: třeba analýza pevných bodů logistické rovnice, jež tvoří nejjednodušší model růstu populací: https://www.youtube.com/watch?v=ovJcsL7vyrk. Kdyby ses chtěl podívat na kvantovou biochemii, budeš potřebovat aspoň elementární znalost numerických metod a funkcionální analýzy. To samozřejmě nepíši, abych tě odradil; naopak: snažím se v krátkosti nastínit šíři oboru. Určitě je co studovat a určitě jsou mezioborové přesahy hrozně zajímavé.

Můžeš si v knihovně půjčit třeba pár knížek od Kvasnici, existuje volná verze skript z analytické mechaniky od profesora Hlavatého:https://physics.fjfi.cvut.cz/files/predmety/02TEF1/AnalytickaMechanika1.pdf. Můžeš prolistovat wikiskripta: http://wikiskripta.fjfi.cvut.cz/wiki/index.php/Hlavn%C3%AD_strana nebo zkus projít YouTube kanály příslušných univerzit. Možná některé nechaly své kurzy veřejně. Stanford má několik úvodních kurzů s Leonardem Susskindem. Tam by se dalo přístupnou formou proniknout aspoň rámcově, oč při studiu fyziky běží.

[mukel]

Idris ďakujem
farbidos2 ďakujem za vyčerpávajúcu odpoveď.

Tak by som asi mal začať s učením sa matematiky čo? Ja som vždy chcel vedieť, kde sa to, čo sa učím v praxi využíva. Keď som sa na to pýtal, tak mi bolo vždy arogantne povedané, že mi to treba na to, aby som urobil skúšku z toho predmetu. To mi ale vôbec nestačilo a skôr ma to demotivovalo.

S čím by som mal z matiky začať? Existujú aj knihy, ktoré nie sú koncipované ako definícia > veta > dôkaz? Pretože také ma demotivujú. Našiel som zatiaľ len knihu s názvom Matematika pro porozumení a praxi od vydavateľstva Vutium.

[Idris]

Tak by som asi mal začať s učením sa matematiky čo? [...]
S čím by som mal z matiky začať? Existujú aj knihy, ktoré nie sú koncipované ako definícia > veta > dôkaz?

Jo, matematiky tam bude hodně. Do začátku bych doporučil diferenciální a integrální počet. Teď mě ještě napadá, že na stránkách fyzikální olympiády bývaly dobré učební texty k jednotlivým tématům.

[Reklama]

[mikrom]

S čím by som mal z matiky začať? Existujú aj knihy, ktoré nie sú koncipované ako definícia > veta > dôkaz? Pretože také ma demotivujú. Našiel som zatiaľ len knihu s názvom Matematika pro porozumení a praxi od vydavateľstva Vutium.

Su 2 discipliny uvodnej matematiky: Matematicka Analyza (alebo Calculus) a Linearna Algebra.
Samozrejme take knihy su, ale starsieho data - z 1950 rokov. Tam sa dokazuju tvrdenia este na zaklade prikladov z geometrie a fyziky. Neskor sa matematika zacala uberat abstraktnym smerom. Tazko to uz dnes zozenies. Su to autori Fichtenholz, Smirnov a Vlasov. Ak chces nejaky prehlad, tak dobra dostupna kniha v cestine je tato:
https://www.preskoly.sk/p/300020-prehled-uzite-matematiky-i/
https://www.preskoly.sk/p/253638-prehled-uzite-matematiky-ii/
Je ale naivne is mysliet, ze sa nieco poriadne naucis sam z knih bez ucitela. Ale dnes su dostupne prednasy on line.
Mne sa velmi paci ako prednasa linearnu algebru G. Strang na MIT - vsetko prakticke bez zbytocneho balastu
https://www.youtube.com/watch?v=ZK3O402wf1c&list=PL49CF3715CB9EF31D&index=1
a ma na youtube ak prednasky  calculusu.

[Google CTCCTCGGCGGGCACGTAG]

Tam sa dokazuju tvrdenia este na zaklade prikladov z geometrie a fyziky.

tim smerem jde asi nejdal https://www.amazon.com/Mathematical-Mechanic-Physical-Reasoning-Problems-ebook/dp/B0080KB60K

[farbydos2]

Měl jsem rozepsanou dlouhou odpověď o smyslu systematického, ale fórum mě odhlásilo...

Našel jsem ale: https://danaernst.com/resources/free-and-open-source-textbooks/. Hezky píše taky Steven Strogatz, super je topologie od Munkrese nebo knížky o algebře od Conwaye. Z československé fyzikální literatury stojí za zmínku Kvasnica

Jaká je tvá znalost matematiky a fyziky? Už studuješ nějakou VŠ?

[jouda2]

Mimochodem, hezké přednášky má na youtube prof. Kulhánek, vřele doporučuji k přičichnutí k tématu.
Případně pro všeobecný přehled a "obnovení důvěry ke krásné vědě" Feynmanovy přednášky, vyšlo i v češtině.

Edit: sice jde už o "tvrdou VŠ" ale chytit se i s omezenými znalostmi ze střední dá, zvlášť u toho Feynmana

[jouda2]

S čím by som mal z matiky začať? Existujú aj knihy, ktoré nie sú koncipované ako definícia > veta > dôkaz? Pretože také ma demotivujú. Našiel som zatiaľ len knihu s názvom Matematika pro porozumení a praxi od vydavateľstva Vutium.

Na tohle před nějakou dobou vycházely knížky s názvy "Naive * theory" od různých autorů, které byly právě koncipovány jako undergrad rychlonalejvárna, které se dají pořád objednat. (a nahlédnout lze třeba na Library Genesis jestli je ta pravá). Obecně vyhledání "Undergraduate text" na Amazonu docela pomůže.

[mukel]

farbydos2 Moja znalosť matematiky je stredoškolská + nejaké matice, vektory a matematicka analyza 1, keďže som študoval matiku a informatiku ako učiteľský smer 1. semester. Fyzika nie je poriadne ani stredoškolská, keďže som na strednej škole prechádzal bez učenia s trojkami. Preto by som sa rád venoval dobratiu fyziky na stredoškolskej úrovni.

[Makovec]

“ Ja som vždy chcel vedieť, kde sa to, čo sa učím v praxi využíva. ”

K tomu jenom poznámku: vtip studia vědeckého oboru jako biofyzika (a koneckonců i té fyziky na střední) je totiž v tom že neví kdy se mu ta jednotlivé “věc” co právě studuje bude kdy v budoucnu na něco “praktického” hodit a jak (jestli přímo, nebo nějakou analogií, patternem řešení či přístupu k problému). A dvojnásob to platí pro studium z pohledu studia fyziky “podpůrných” předmětů jako třeba algebra anebo diferenciální počet. Určitě se vždycky dá najít konkrétní použití toho či oněho, ale nakonec to budeš používat úplně jinak a jinde, takže ta otázka nemá z pohledu toho studia smysl a odvádí pozornost od toho co je podstatné.

[mukel]

...takže ta otázka nemá z pohledu toho studia smysl a odvádí pozornost od toho co je podstatné.

Tak mňa by to nakoplo, ak by mi povedali aspoň nejaké oblasti použitia k tomu, aby som to naďalej študoval. Ja som sa aj snažil sa informácie dohľadať sám na Reaserchergate, ale u "nás" celé osadenstvo učiteľov píše iba teoretické články. (aspoň s môjho pohľadu)

Keďže som sa nič praktického nedozvedel, tak ma to demotivovalo a aj preto som odišiel z matematiky-informatiky. Aj keď dvojodbor je primárne učiteľský...

[farbydos2]

Ad “ Ja som vždy chcel vedieť, kde sa to, čo sa učím v praxi využíva. ”: Makovec určitě vypíchl jednu důležitou věc. Někdy je potřeba trocha sebezapření a disciplíny. Hlavně ve chvíli, kdy člověk začíná s něčím novým. Strašně ale záleží na učitelích a na jejich pedagogických dovednostech.

Když se zeptáte, proč má smysl učit se řešit systémy lineárních rovnic, nikdo nenabídne univerzální odpověď. Dají se použít leckde. Je to trochu jako: proč má smysl učit se anglicky, když žiju na Slovensku (v Čechách)? Lidi kolem mě nemluví anglicky. Odpověď by mohla znít: protože by mohlo být fajn přečíst si něco v angličtině nebo by mohlo být fajn domluvit se s někým z ciziny (a angličtina je dobrý výchozí bod). Podobně se dá dívat i na (lineární) algebru; zde člověk dostane nový nástroj, který může používat podle libovůle. Je potřeba naučit se trochu gramatiky (formalismus), je potřeba naučit se základní slovíčka (definice) a je potřeba dostat přehled základních poznatků (věty). Když se cestou naučí obecné principy jako dokazovací techniky, schopnost argumentovat v důkazech, schopnost formulovat problém v dané řeči, nemusí to být ztráta času.

Na druhou stranu by určitě leckomu při studiu pomohlo, kdyby měl možnost nahlédnout k nějakému konkrétnímu použití. Tady už strašně záleží na kantorech. Někteří umí látku vyložit úplně nenuceně: máte pocit, že každá definice má smysl a že vše plyne jako voda v řece. A pak se někdy dostane na suchý výklad definice -> věta -> důkaz -> definice -> věta... Tam třeba nemusí pro začínajícího studenta dávat smysl diskutované pojmy definovat nebo se definice může zdát docela nevysvětlitelná.

[Idris]

Fyzika nie je poriadne ani stredoškolská, keďže som na strednej škole prechádzal bez učenia s trojkami. Preto by som sa rád venoval dobratiu fyziky na stredoškolskej úrovni.

Ta kniha od Vlčka je na to dobrá.