Si vous voulez apprendre la physique (2021)
(susanrigetti.com)- L’auto-apprentissage de la physique, au-delà d’une lecture éparse d’ouvrages de vulgarisation, exige de suivre dans l’ordre les matières fondamentales du premier cycle après les mathématiques du lycée afin d’aboutir à une compréhension structurée
- La deuxième édition de 2021 intègre les retours reçus depuis la première édition de 2015, met à jour les éditions des manuels et renforce les options de premier et de deuxième cycle ; plus de 600 000 personnes ont utilisé la première édition
- Le cursus de premier cycle commence par une introduction à la mécanique, puis enchaîne avec l’électrodynamique, la mécanique quantique, puis la thermodynamique et la mécanique statistique, tout en avançant en parallèle dans l’apprentissage des mathématiques nécessaires à chaque étape
- Lire les manuels ne suffit pas : il faut tenter soi-même les résolutions de problèmes de chaque chapitre à plusieurs reprises pour réellement assimiler les concepts de la physique
- Le niveau master/graduate s’étend, sur la base d’une maîtrise complète de toutes les matières du premier cycle, jusqu’à la physique mathématique, la relativité générale et la théorie quantique des champs, mais l’expérience de recherche et de publication d’un PhD est difficile à remplacer par le seul auto-apprentissage
Objectif et limites du cursus autodidacte
- Ce cursus a été conçu comme un parcours d’apprentissage permettant à ceux qui ne peuvent pas étudier la physique formellement à l’université d’apprendre la vraie physique dans le bon ordre
- La première édition a été rédigée en 2015, et la deuxième édition de 2021 a été mise à jour à partir des retours reçus par e-mail et en commentaires pendant environ six ans
- mise à jour des éditions de manuels
- ajout d’options au niveau premier cycle
- ajout d’une section d’options au niveau graduate
- prise en compte de quelques petits changements
- Si vous étudiez l’ensemble de la liste de manuels du premier cycle jusqu’au bout et maîtrisez les sujets, vous pouvez acquérir des connaissances de niveau licence suffisantes pour obtenir un bon score au Physics GRE
- En allant jusqu’aux manuels fondamentaux du niveau graduate, on se rapproche d’un niveau de connaissances équivalent à un master en physique
- Un PhD en physique ne se limite pas à valider des cours : il exige aussi plusieurs années de recherche et des publications, ce qui rend difficile l’acquisition indépendante de l’expérience doctorale complète
Préparation nécessaire avant de commencer
- Avant de commencer l’étude de la physique, un niveau de mathématiques de lycée est suffisant
- cela inclut pre-algebra, algebra 1, geometry, algebra 2, trigonometry et pre-calculus
- il n’est pas nécessaire d’avoir déjà terminé le calcul différentiel et intégral, qui s’apprend en parallèle au début du premier cycle
- Comme ressources de révision en mathématiques, les cours de mathématiques de Khan Academy et Why Math? by R.D. Driver conviennent bien
- Ni la biologie ni la chimie ne sont des prérequis indispensables, que ce soit au lycée ou à l’université
- pour revoir les sciences au sens large, vous pouvez utiliser Khan Academy science
- Les livres de vulgarisation en physique aident à ne pas perdre de vue la vue d’ensemble pendant un apprentissage centré sur les manuels et la résolution de problèmes
- même les livres écrits par des physiciens célèbres peuvent contenir beaucoup d’éléments spéculatifs ; il vaut donc mieux choisir des ouvrages qui traitent de physique réellement établie
- les livres de Frank Close ou de Richard Feynman peuvent être considérés comme des choix sûrs
Méthode de travail
- Les méthodes d’apprentissage variant selon les personnes, chacun doit structurer son étude selon ce qui lui convient le mieux parmi la lecture, la prise de notes, l’expression orale, la vidéo ou la pratique
- Quelle que soit la méthode choisie, la résolution de problèmes est indispensable
- la manière essentielle de comprendre la physique consiste à résoudre soi-même les problèmes
- on peut consulter des corrigés en ligne, mais il faut d’abord essayer plusieurs fois par soi-même
- Certains manuels contiennent les réponses à des exercices sélectionnés, mais sans la démarche de résolution, ou seulement pour une partie des problèmes
- La physique comprend à la fois l’expérimentation et la théorie, mais une grande partie de la formation en physique se fait à travers les manuels, cours et devoirs
- au niveau premier cycle, il existe quelques cours de laboratoire, et certains étudiants peuvent participer à la recherche
- les cursus graduate de M.A. et de PhD exigent généralement aussi deux ans de matières fondamentales
- un PhD demande en plus plusieurs années de recherche, des publications, ainsi que, dans beaucoup de programmes, des examens prouvant la maîtrise du tronc commun
Se faire une vue d’ensemble avec des livres de vulgarisation
- Niveau facile
- The First Three Minutes by Steven Weinberg : livre sur le Big Bang
- The Character of Physical Law by Richard Feynman : court livre sur les lois de la nature
- The Particle Odyssey by Frank Close : livre d’introduction à la physique des particules et à son histoire
- Niveau facile/intermédiaire
- Black Holes and Time Warps by Kip Thorne : ouvrage d’introduction à la relativité générale
- Niveau intermédiaire
- The Theoretical Minimum by Leonard Susskind and George Hrabovsky : introduction à la mécanique classique, adaptée autour de l’étape 5 du cursus de premier cycle
- The Feynman Lectures on Physics : se comprend mieux à partir des étapes 5 à 6 du premier cycle
- Niveau difficile
- Deep Down Things by Bruce Schumm : explique les concepts difficiles de la physique des particules sans s’appuyer sur des spéculations, et convient au début de l’étape 7 du premier cycle
Cursus universitaire de physique
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Le cursus de premier cycle suit généralement l’ordre ci-dessous
- mécanique introductive
- électrostatique
- ondes et vibrations
- physique moderne
- mécanique classique
- électrodynamique
- mécanique quantique
- thermodynamique et mécanique statistique
- cours optionnels de premier cycle
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1. Mécanique introductive
- C’est le premier cours où l’on commence à voir le mouvement des corps dans un langage mathématique
- On y traite le mouvement en ligne droite, en deux dimensions et en trois dimensions, les lois de Newton, le travail, l’énergie cinétique, l’énergie potentielle, la conservation de l’énergie, la quantité de mouvement, les collisions, la rotation, la gravitation et le mouvement périodique
- Manuel principal
- University Physics with Modern Physics by Young and Freedman : chapitre Mechanics
- Mathématiques en parallèle
- Thomas' Calculus ou Stewart's Calculus
- Si le calcul différentiel et intégral est difficile, on peut aussi consulter Khan Academy, le cours de calcul sur Coursera de Robert Ghrist, ainsi que Calculus Made Easy
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2. Électrostatique
- On y apprend l’électricité et le magnétisme dans des situations sans mouvement, autrement dit les cas statiques de l’électromagnétisme
- On y traite la charge, le champ électrique, le magnétisme et le champ magnétique, la loi de Gauss, la capacité, la résistance et la conduction, l’inductance, le courant et les circuits
- Manuel principal
- Chapitre Electromagnetism de University Physics with Modern Physics
- Mathématiques en parallèle
- Il faut continuer Thomas ou Stewart en calcul, et avoir compris les bases du calcul différentiel et intégral avant la fin de cette étape
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3. Ondes et vibrations
- Comme base indispensable pour apprendre la mécanique quantique, on traite la dynamique des vibrations et des ondes comme un cours à part entière
- On y étudie l’oscillateur harmonique simple, l’oscillateur harmonique amorti, les oscillations forcées, les oscillateurs couplés, les ondes, l’interférence, la diffraction et la dispersion
- Manuel principal
- Mathématiques en parallèle
- On commence Zill's Advanced Engineering Mathematics
- On y traite l’algèbre linéaire, l’analyse complexe, l’analyse réelle, les équations aux dérivées partielles, les équations différentielles ordinaires, etc.
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4. Physique moderne
- Il s’agit d’une introduction à des sujets avancés qui seront étudiés plus en profondeur par la suite
- On y traite les bases de la thermodynamique, de la relativité restreinte, de la mécanique quantique, de la physique atomique, de la physique nucléaire, de la physique des particules et de la cosmologie
- Manuel principal
- Sections Thermodynamics et Modern Physics de University Physics with Modern Physics
- Mathématiques en parallèle
- Il faut continuer l’ouvrage de mathématiques avancées pour l’ingénierie de Zill, et une fois ses thèmes maîtrisés, on disposera des bases mathématiques nécessaires pour la physique de premier cycle
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5. Mécanique classique
- On approfondit la mécanique introductive et on résout les problèmes de mécanique avec le formalisme lagrangien et le formalisme hamiltonien
- Manuel principal
- Manuel complémentaire
- Si l’on n’a pas terminé Zill, il faut maîtriser ces sujets de mathématiques avant la fin de la mécanique classique
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6. Électrodynamique
- Après avoir repris l’électrostatique, on étudie l’ensemble de l’électricité et du magnétisme classiques à un niveau mathématique plus élevé
- On y étudie l’équation de Laplace, le développement multipolaire, la polarisation, les diélectriques, la loi de force de Lorentz, la loi de Biot-Savart, le potentiel vecteur magnétique, la force électromotrice, l’induction électromagnétique, les équations de Maxwell, les ondes électromagnétiques et le rayonnement, ainsi que la relativité restreinte
- Manuel principal
- Griffith's Introduction to Electrodynamics : un manuel dont il faut résoudre tous les exercices
- Manuel complémentaire
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7. Mécanique quantique
- Apprendre la fonction d’onde, l’équation de Schrodinger, la théorie des perturbations, le principe variationnel, l’approximation WKB, l’approximation adiabatique et la diffusion
- Manuel principal
- Griffith's Introduction to Quantum Mechanics : le manuel de référence de la mécanique quantique de premier cycle, et tous les exercices valent la peine d’être faits
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8. Thermodynamique et mécanique statistique
- La thermodynamique traite de la dynamique liée à la chaleur et à l’énergie, tandis que la mécanique statistique traite des principes microscopiques des lois de la thermodynamique
- Apprendre les lois de la thermodynamique, l’entropie, l’ensemble canonique, la distribution de Maxwell, la distribution de Planck, la statistique de Fermi-Dirac, la statistique de Bose-Einstein et les transitions de phase
- Une fois ce cours terminé, vous aurez maîtrisé toutes les bases de la physique de premier cycle
- Manuel principal
- Manuel complémentaire
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9. Cours optionnels de premier cycle
- Après avoir terminé le tronc commun de premier cycle, vous pouvez étudier des sujets plus spécialisés
- Cours optionnels recommandés et manuels
- Astronomie : The Cosmic Perspective
- Astrophysique : An Introduction to Modern Astrophysics by Carroll and Ostlie
- Biophysique : Biophysics: An Introduction by Glaser
- Cosmologie : Ryden's Introduction to Cosmology
- Électronique : Basic Electronics for Scientists and Engineers by Eggleston
- Optique : Optics by Hecht
- Physique des particules : Griffith's Introduction to Elementary Particles
- Théorie des cordes : A First Course in String Theory by Zwiebach
Cursus de physique en master
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La physique au niveau master suppose la maîtrise de tous les sujets du cursus de licence
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Le tronc commun du master se compose de la physique mathématique, de l’électrodynamique, de la mécanique quantique, de la mécanique statistique, de la relativité générale, de la théorie quantique des champs, ainsi que d’options de master
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De nombreux étudiants de master suivent la mécanique classique comme matière fondamentale, mais si la mécanique classique de licence est déjà maîtrisée, ce cursus ne la traite pas comme un cours séparé
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1. Physique mathématique
- Pour étudier plus en profondeur l’électrodynamique, la mécanique quantique et la mécanique statistique au niveau master, une rigueur mathématique est nécessaire
- On approfondit l’analyse de Fourier, les tenseurs, les équations différentielles ordinaires, les équations aux dérivées partielles, l’analyse réelle, l’analyse complexe, l’algèbre, la théorie des groupes, etc.
- Manuel principal
- Manuels complémentaires
- Tolstov's Fourier Series
- Complex Variables by Fisher
- Group Theory in a Nutshell for Physicists de Zee
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2. Électrodynamique de master
- Les sujets traités sont les mêmes qu’en électrodynamique de licence, mais avec une rigueur mathématique plus poussée
- Manuel principal
- Classical Electrodynamics by Jackson: manuel de référence en électrodynamique classique ; si l’on résout un grand nombre de problèmes et que l’on maîtrise son contenu, on peut considérer que l’électrodynamique est maîtrisée
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3. Mécanique quantique de master
- Bien plus avancée que la mécanique quantique de licence, elle traite la mécanique quantique en profondeur
- On y étudie la dynamique quantique, l’équation de Schrodinger, le Heisenberg picture, le propagator, l’intégrale de chemin de Feynman, le moment angulaire, les symétries et lois de conservation, la théorie des perturbations, la théorie de la diffusion, la mécanique quantique relativiste, la décohérence, l’interprétation de Copenhague et l’interprétation des mondes multiples
- Manuel principal
- Manuels complémentaires
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4. Mécanique statistique de master
- Après la mécanique statistique de licence, on repart plus loin avec des bases mathématiques plus solides et une meilleure compréhension de la mécanique quantique
- On revoit les lois de la thermodynamique, puis on poursuit au-delà du point où s’arrêtait la mécanique statistique de licence
- Manuel principal
- Statistical Mechanics by Pathria and Beale: le lire jusqu’au bout et résoudre la plupart des exercices peut grandement améliorer la compréhension de la mécanique statistique
- Manuels complémentaires
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5. Relativité générale
- La relativité générale est une théorie de la gravitation, qui requiert non seulement les mathématiques déjà étudiées, mais aussi la géométrie différentielle
- Après avoir repris la relativité restreinte et l’espace-temps, on étudie la géométrie différentielle, la courbure, la gravitation, les trous noirs et les bases de la cosmologie
- Manuel principal
- Spacetime and Geometry by Carroll: manuel qui présente les bases de la géométrie différentielle et de la relativité générale
- Manuels complémentaires
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6. Théorie quantique des champs
- La théorie quantique des champs (QFT) est au cœur de la physique moderne des hautes énergies, et le Standard Model de la physique des particules est lui aussi une QFT
- L’idée centrale est d’appliquer la mécanique quantique aux champs classiques, et c’est, avec la relativité générale, l’une des étapes les plus difficiles
- On y apprend la quantification des champs, les Feynman diagrams, l’électrodynamique quantique (QED), la renormalisation, la non-Abelian gauge theory, la chromodynamique quantique (QCD), le Higgs mechanism, la théorie électrofaible de Glashow-Weinberg-Salam, les symétries de la physique des particules et la brisure spontanée de symétrie
- Manuels principaux
- Manuels complémentaires
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7. Cours optionnels de master et doctorat
- Le cursus de graduate school se divise en cours fondamentaux, cours spécialisés et optionnels, ainsi qu’en recherche
- Il faut d’abord étudier les cours fondamentaux, puis choisir les cours spécialisés selon son domaine de recherche
- Cours optionnels recommandés et manuels
- Physique de la matière condensée : Principles of Condensed Matter Physics de Lubensky
- Cosmologie : TASI Lectures: Introduction to Cosmology, Cosmology de Steven Weinberg
- Électronique : The Art of Electronics de Horowitz et Hill
- Optique : Optics de Hecht
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Physique des particules : Quarks and Leptons by Halzen and Martin, Modern Particle Physics by Mark Thomson
- Informatique quantique : Quantum Computation and Quantum Information by Michael A. Nielsen and Isaac L. Chuang
- Physique du solide : Solid-State Physics by Ashcroft and Mermin
- Théorie des cordes : String Theory Volume 1·2 de Joe Polchinski et String Theory and M-Theory: A Modern Introduction
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
Comme dans mon cursus de premier cycle, il manque la mécanique des milieux continus. Rien que connaître des notions très élémentaires comme la pression et la vitesse dans des systèmes en mouvement hors équilibre, ainsi que savoir traduire entre les terminologies propres aux différents domaines scientifiques/ingénierie — pression statique, pression totale, pression dynamique, pression d’arrêt, pression hydrostatique, pression dynamique tout court, simple « pression », hauteur de charge — est extrêmement utile.
Les fluides sont partout. Cela concerne l’évier, les toilettes, les filtres à air, les deux côtés d’un petit ventilateur, les spécifications d’une pompe utilitaire, ou encore l’écart entre les ondulations produites quand on jette une pierre dans un étang et les animations courantes d’« eau WebGL ».
Plus largement, même les modèles de cosmologie considèrent généralement l’univers comme un fluide continu variant spatialement, et les étoiles sont des plasmas ou des fluides encore plus étranges. Pourtant ces bases sont absentes des cours fondamentaux de physique ; on les aperçoit parfois en génie mécanique ou dans les cours de Feynman.
Bien sûr, il faut un point de transition, mais à partir d’un certain moment cela devient de l’ingénierie plutôt que de la physique. Même au sein de la physique, cela dépend de la spécialité choisie, et on ne peut pas être spécialiste de tout.
La contrainte et la déformation sont des « tenseurs d’ordre 2 typiques » idéaux, et il vaut la peine d’en expliquer pleinement le sens, de la même manière qu’on apprend aux étudiants à voir les vecteurs comme des choses qui ressemblent à des déplacements ou à des vitesses.
Les théories classiques des champs non relativistes sont désormais des sujets de premier cycle en ingénierie, mais les ingénieurs quantiques ne sont pas encore très nombreux. La plupart des sujets non quantiques des cursus modernes de physique au premier cycle servent finalement de préparation à la compréhension de choses comme la thermodynamique quantique, la théorie des champs ou l’optique.
Le point que l’auteur souligne à juste titre est que « résoudre des problèmes est la seule façon de comprendre la physique, et il n’y a pas de raccourci ». Cette idée se généralise bien à d’autres domaines.
Je ne veux pas décourager les gens qui essaient d’apprendre seuls un domaine difficile, mais c’est un problème très fréquent et immédiatement visible chez les autodidactes. Si l’on ne s’attaque pas à des problèmes suffisamment difficiles, il manque l’intuition qui relie la théorie.
Aujourd’hui, je donne la priorité au concret avant tout. La théorie est bonne quand elle éclaire pourquoi la pratique fonctionne ; sinon, ce ne sont que des mots.
Le plus frustrant, c’est quand des amis ont l’impression d’avoir compris un sujet que je connais en tant que praticien — souvent lié à la tech ou à la programmation — simplement grâce à des vidéos YouTube ou des podcasts. Comme ils ont écouté des experts pendant des heures, ils ont le sentiment d’avoir une compréhension profonde, mais ce savoir n’a jamais été appliqué au monde réel ; ils se trompent donc sur beaucoup de choses tout en pensant en savoir autant que moi.
Rien ne remplace la résolution de problèmes.
J’ai une forte tendance à l’auto-apprentissage, mais j’ai appris qu’on ne connaît vraiment une technique que lorsqu’on peut résoudre des problèmes avec.
Si l’on donne d’abord un problème difficile, l’étudiant tâtonne puis se rend compte qu’il lui faut « quelque chose pour l’aider ». C’est alors qu’il faut lui fournir l’outil nécessaire.
Par exemple, il vaut peut-être mieux apprendre le calcul différentiel et intégral après avoir essayé d’utiliser des lois de force, ou après avoir fait un peu d’analyse numérique. On comprend alors qu’une solution sous forme fermée n’est pas un simple exercice répétitif, mais un énorme outil d’économie de travail qui évite une analyse laborieuse et bricolée.
Au début, j’insisterais aussi moins sur la partie mathématique du calcul. Faut-il finir par creuser en profondeur la continuité ou le théorème fondamental de l’analyse ? Oui, mais pas dès le départ. En programmation non plus, on n’a pas besoin de connaître la théorie des langages, les types abstraits de données, la théorie des catégories ou le lambda-calcul pour écrire son premier ou son deuxième programme. Ce n’est que lorsqu’on ressent le besoin de cette compréhension qu’elle s’intègre bien à la boîte à outils.
On pense avoir compris 90 % de ce qu’on a lu, alors qu’en réalité c’est probablement 20 à 30 %. Résoudre des problèmes permet au moins de savoir qu’on ignore beaucoup de choses. Ensuite, quand on relit les quelques pages précédentes, on voit les passages qu’on avait survolés parce qu’on croyait déjà les comprendre, voire carrément sautés.
À titre de conseil personnel, quand on lit un manuel, il est bon de se poser en permanence des questions du type « et si c’était comme ça ? », « alors qu’en est-il de ça ? ». Peu importe si ce n’est pas encore expliqué dans la section en cours. Il faut sans cesse relier ce qu’on vient d’apprendre à ce qu’on savait déjà il y a quelques jours ou quelques années. Il faut rester curieux et vérifier ce qu’on pense avoir vraiment compris.
Sur le fait que Classical Electrodynamics de Jackson soit la bible de l’électromagnétisme classique, il y a clairement une ligne de partage entre ceux qui l’adorent, comme l’auteur, et les nombreux doctorants qui en font des cauchemars. J’aime bien cette critique Goodreads : https://www.goodreads.com/review/show/1266180525
C’est une critique du genre : « Un manuel technique destructeur d’âme, écrit par un sadique, qui sert depuis l’Antiquité de rite de passage pour les docteurs en physique. Tous mes profs ont étudié avec ce livre et tous le détestent passionnément… »
Personnellement, si ce livre est vraiment la bible de la mécanique classique, alors je suis athée.
Le problème, c’est qu’il faut en fait déjà comprendre le contenu pour que ce livre devienne utile. Selon lui, associé à un livre plus accessible comme Griffiths, c’est un manuel technique dense qui donne une puissance énorme.
Pour quelqu’un à qui la physique universitaire avancée semble aussi facile que d’apprendre à parler, Jackson peut ressembler à une promenade. L’auteur est un outlier extrême dans tous les aspects de sa vie, et paraît aussi irréalistement intelligent qu’un Witten ou un Tao. Jackson est généralement considéré comme un texte redoutablement difficile.
Le titre devrait sans doute plutôt être : « Donc vous voulez apprendre la physique théorique ».
Même si c’est peu connu et insuffisamment reconnu parmi les théoriciens modernes et les physiciens mathématiciens, la physique est en réalité une science empirique. Tous les éléments de la liste reposent, directement ou indirectement, sur des dispositifs et des configurations de mesure variés et sophistiqués, autrement dit sur l’expérience. Les progrès dans notre compréhension de l’univers physique viennent aussi le plus souvent de l’invention de meilleures sondes et de l’ouverture de nouvelles fenêtres d’observation.
Il est amusant de comparer la relation entre physique théorique et physique empirique à l’informatique. On peut passer sa vie à n’utiliser que des logiciels applicatifs sans savoir vraiment quels dispositifs numériques on utilise, et ça peut très bien aller. Mais pour créer un nouveau langage de programmation, c’est-à-dire une nouvelle théorie, il faudra probablement creuser des sujets comme l’architecture mémoire et les caches. Pour ouvrir une nouvelle fenêtre d’observation qui accélère spectaculairement les calculs, il faut concevoir une nouvelle puce. Et pour aller plus loin et créer un nouveau paradigme de calcul, il faut apprendre la mécanique quantique.
Pour être juste, à la fin de l’article il y a bien une phrase sur ce lieu étrange qu’est le laboratoire. Cela dit, comme introduction générale à la physique théorique, je recommande The Road to Reality de Roger Penrose. Il est dommage qu’il n’existe pas de livre qui parcoure toute la physique expérimentale avec la même profondeur.
Lire ce blog m’a fait honte. Je viens tout juste d’être diplômé de l’université, mais l’enseignement de la physique au lycée était si ennuyeux et pénible que j’en étais même venu à détester la physique, et j’ai donc choisi l’informatique plutôt que la physique comme spécialité à l’université.
Plus tard, je me suis intéressé de plus en plus à la physique, mais faute de bonnes habitudes de travail, d’environnement et de courage — ou plus franchement, par peur et paresse — je n’ai toujours pas avancé d’un pas. C’est la décision que je regrette le plus dans ma vie.
Je pars aux États-Unis faire un master en CS ; comme les ressources éducatives y sont sans doute plus abondantes, peut-être pourrai-je apprendre un peu de physique pendant mon temps libre au cours de ces deux ans.
J’ai abandonné la physique à l’époque parce que j’aimais un peu plus les ordinateurs ; maintenant que je suis assez lassé des ordinateurs, j’aimerais retirer cette épine et essayer ce genre de choses.
Mais tellement de temps a passé que j’ai l’impression qu’il faudrait reprendre depuis les maths du lycée, et cette idée me coupe l’envie avant même de commencer.
Cela reste un monstre, mais je le vois comme enfermé dans ses propres murs. On peut sauter la physique quantique sans rapport direct et d’autres sujets. Je me demande si se concentrer sur un objectif plus petit peut aussi aider.
Je crois que moi non plus, je n’avais pas vraiment compris l’algèbre linéaire avant de l’utiliser pour apprendre l’informatique quantique.
Plutôt que 27 livres, ou quel que soit leur nombre, un étudiant motivé pourrait aussi essayer avec un seul ouvrage : A Unified Grand Tour Of Theoretical Physics de Ian D. Lawrie.
Il existe aussi un « Snapshots of the Tour » de 18 pages, qui peut être un voyage nostalgique pour quelqu’un qui a étudié la physique il y a longtemps. Bien sûr, si l’on n’a pas déjà été exposé à la plupart du contenu, cela peut être obscur, et je n’ai pas d’expérience d’enseignement de la physique avec ce livre.
Il faut d’abord résoudre beaucoup de problèmes en mécanique newtonienne, électromagnétisme et thermodynamique, et construire des bases solides en physique classique. Il n’y a pas de voie royale dans ce domaine ; la liste de Susan est le cursus standard, et pratiquement la seule manière de former des physiciens.
En revanche, pour quelqu’un qui possède déjà des connaissances de physique de niveau graduate et veut se rafraîchir la mémoire, ce livre a l’air excellent.
Ce guide contient des livres généralement recommandés dans les cursus universitaires. Il faut donc y consacrer beaucoup de temps et d’efforts pour vraiment les assimiler.
L’une des séries auxquelles les physiciens s’accrochent presque comme à un dogme est Landau and Lifshitz, mais d’après mon expérience elle n’a de valeur que si l’on possède déjà une certaine compréhension de base.
Leur qualité peut être inégale, mais il y en a beaucoup d’excellents, et il est facile de choisir et de lire plusieurs notes sur un même sujet pour combler les points qu’on ne comprend pas.
Je suis surpris que les notes de Tong sur la théorie quantique des champs soient absentes https://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/qft.html
Ses autres notes sont également excellentes, mais pour une introduction à la théorie quantique des champs, je considère que c’est la seule ressource vraiment claire. Pour la théorie quantique des champs avancée, je n’ai pas non plus de ressource de ce genre. Bien sûr, la seule vraie manière d’apprendre la théorie quantique des champs est de l’étudier plusieurs fois à partir de plusieurs sources, mais il y a généralement un examen après le premier apprentissage, et les notes de Tong peuvent aider à le passer.
Je suis content de voir que Introduction to Electrodynamics de Griffiths est apprécié. Je sais qu’on lui reproche de ne pas être assez rigoureux, mais je n’ai jamais lu de manuel de maths ou de sciences qui réussisse aussi bien à faire réellement comprendre la matière à un débutant.