Vật lý năm nhất học gì?

Dành cho ai muốn hiểu tìm hiểu ngành Vật lý là học cái (quái) gì. Cũng dành cho sinh viên Vật lý học, những ai muốn có nền tảng vững để nghiên cứu sâu (thường là sv Vật lý lý thuyết).

Sinh viên học Khoa học nên có mentor(s)! Nhưng ở VN người học đã hiếm, thì người chỉ đường cũng không dễ tìm. Bản thân mình cũng đã nhận được nhiều sự giúp đỡ từ các tiền bối nên giờ đây muốn chia sẻ kinh nghiệm cho các bạn, làm một free mentor.

Trước khi bàn tới chuyện học hành, thiết nghĩ bạn nên chuẩn bị một thế lực hậu thuẫn phía sau, đặt biệt là trong thời buổi giang hồ loạn lạc. Có thể kể ra vài loại sau.

Các thầy cô giúp bạn có thể được tìm hiểu thật kỹ về quá trình học và làm việc sau này (trừ việc đôi khi phải nghe quảng cáo). Quan trọng hơn là bạn có thể nhờ thầy cô tư vấn lộ trình học lâu dài, nên học thêm những sách nào, và sau này xin được tham gia nghiên cứu sớm.

Để nhờ vả được các "quỷ thần" làm mentor chắc không quá khó. Bạn có thể rủ bạn bè vào các lab chuyên ngành để tìm hiểu và làm quen, sau đó thể hiện nguyện vọng muốn theo đuổi nghiên cứu. Những thầy cô trẻ, tâm huyết sẽ sẵn lòng giúp đỡ, có thể qua mail, facebook, ... .

Các tiền bối có thế giúp đỡ bạn cụ thể hơn, vd như kinh nghiệm học cho từng môn, cách giải của từng bài tập, đề thi các năm trước, ... , môn nào nên tập trung, môn nào học cho vui, ..., rồi tới chọn hướng nghiên cứu, chọn người hướng dẫn, ...,

Hãy kết giao với những đồng bọn cùng chí hướng, để khi lên lớp thì ngồi chung, nhắc nhở nhau có nên bỏ tiết (hay không), cùng nhau làm bài tập.

Đó là ở mức cơ bản, còn nếu muốn học sâu hơn thì việc học thông qua thảo luận lại càng quan trọng. Lí do là kiến thức ở ĐH vừa sâu, vừa rộng hơn; nếu không cẩn thận thì sẽ thành ra học lan man, không có trọng tâm. Khi cả nhóm cùng quan tâm với một vấn đề thì thường vấn đề đó quan trọng hoặc có ý nghĩa sâu. Khi mọi người nhảy vào braistrom, nêu quan điểm, đề xuất cách giải quyết hay nhất, ... . Nhóm cũng là nơi để cùng thử làm project, tham gia các cuộc thi, chia sẻ thông tin-cơ hội.

CLB (không nhất thiết về học thuật) sẽ tạo cộng đồng để chia sẻ và nâng đỡ nhau. Nếu lâu lâu cảm thấy lười bạn cũng bị kéo xác dậy để tham gia hoạt động. Bạn sẽ học thêm nhiều kĩ năng làm việc tập thể, có thêm thông tin về sự kiện, học bổng, các cuộc thi....

Ngành vật lý rất rộng, nhưng dù là nghiên cứu lý thuyết hay ứng dụng, làm về khoa học hay kĩ thuật thì những kiến thức nền tảng phải vững thì mới đi xa được.

Kiến thức năm đầu không nhiều, vị chi là 6 môn: Toán thì có Giải tích-Đại số, Lý thì Cơ-Nhiệt-Điện-Quang. Tất nhiên có những môn khác nữa, học thường thức cho vui, không kể ở đây.

Những kiến thức này cũng xuất hiện ở (rất) nhiều ngành khác, nên nếu giỏi thì bạn dễ học thêm nhiều lĩnh vực khác. Mà nếu lỡ không học đàng hoàng thì sau này rất khó học tiếp các môn sau.

Nói vậy thôi chứ cũng tuỳ hướng đi của bạn mà nên phân trọng tâm ra, ví dụ mình học Giải tích nhiều hơn Đại số, học Cơ với Điện rất kỹ mà Nhiệt với Quang học sơ qua thôi. Cái này mỗi người tự quyết định, cũng nên tham khảo ý kiến từ các thế lực ở Phần 1.

Trước tiên, vì ở ĐH thường là mỗi buổi dạy một chương nên cần xem bài trước ở nhà, muốn giỏi hơn thì tự làm trước bài tập. Như vậy thì lên lớp có thể trao đổi với thầy cô những điều còn thắc mắc.

Thứ hai, vì giáo trình thường là dịch và tóm tắt lại từ sách (tiếng Anh) nào đó, nên muốn học kỹ thì hãy lấy sách gốc ra học, rồi làm bài tập trong đó. Mình nghĩ đây là hạn chế ở VN: giáo trình chỉ tóm tắt định lí/ định luật mà ít có giảng giải nên khó hiểu sâu được. Để vượt qua được thì bạn cần đọc tiếng Anh, nếu đọc chưa quen thì năm nhất lựa ra hai môn là tốt rồi.

Thêm nữa là để hiểu được lý thuyết thì phải làm bài tập! Và thường bài tập Vật lý trong sách gốc thường có ý nghĩa hẳn hoi, về một hiện tượng cụ thể. Làm xong (hoặc chưa) cũng có thể đem thảo luận với bạn bè. Học như vậy mới thực chất và vui hơn.

À, còn điều này là không cần mặc cảm là trước đây bạn không có học chuyên lý chuyên liếc gì. Học ĐH là để nghiên cứu, nên cần học cẩn thận, vững cơ bản, hiểu ý nghĩa, chứ không phải chỉ để giải toán đố.

Giải tích thì học lại Hàm số, Giới hạn, Đạo hàm. Kiến thức mới là chuỗi số, chuỗi Taylor, Fourier, Phương trình vi phân, Hàm nhiều biến, Giải tích Vector ... . Đặc biệt Giải tích Vector cần dùng trong Điện từ.

Sách tham khảo Calculus (Early transcendentals) của J. Stewart. Cuốn này giải thích kĩ, khá dễ học, bài tập thì nên làm Chapter review.

Đại số tuyến tính thì học về tính toán ma trận, giải hệ phương trình. Tính toán ma trận cũng quan trọng trong lập trình tính toán số. Ý nghĩa cần nắm là không gian vector, biến đổi cơ sở, chéo hoá ma trận, ..., rất cần để sau này học Cơ lượng tử.

Sách tham khảo Intro to Linear Algebra của G. Strang. Cuốn này cũng giải thích ý nghĩa sâu sắc, chứ không phải tính toán vô hồn. Còn một số chương cuối thì có thể chừa ra để sau này học.

Cơ học cổ điển thì học lại các định luật Newton, lý thuyết tương đối hẹp. Đôi khi chương trình chỉ dạy như hồi cấp 3, nhưng mà kệ, đúng ra thì bạn cần học sâu hơn. Ví dụ cần biết chứng minh ĐL bảo toàn momen động lượng cho vật rắn từ ĐL Newton; xoay hệ toạ độ để suy ra lực Corriolis; có thể dùng máy tính để giải bài toán ném xiên có lực cản không khí, ... .

Còn kiến thức mới là cơ học Newton dưới hình thức Lagrange/Hamilton. Phần này thường được gọi là analytical/theoretical mechanics và học ở năm II, nhưng mà năm nhất học luôn cũng được.

Sách tham khảo Classical Mechanics của J. Taylor. Cuốn này siêu kĩ, bày tập cũng cơ bản, một số bài hướng dùng Mathematica.  Sau này học nâng cao  thì dùng Classical mechanics của H. Goldstein.

Môn điện từ cũng là ôn lại kiến thức cấp 3, nhưng dưới hình thức toán thì mới. Điện trường biểu diễn bằng thế vô hướng, từ trường bằng thế vector. Đây là dịp để làm quen với giải tích vector luôn. Trọng tâm môn học là 4 phương trình Maxwell.

Sách tham khảo Electromagnetism của Purcell & Morin. Cuốn này cũng viết rất kỹ và hay, bài tập rất có ý nghĩa. Mình thích nhất phần dẫn ra từ trường bằng điện trường và lý thuyết tương đối. Cũng có thể dùng Electrodynamics của D. Griffiths, nhưng ít giải thích hơn.

Các ngành Khoa học đều học bằng tiếng Anh, như các môn học ở trên vậy. Năm I đầu óc còn trống trải thì nên học để đạt chuẩn đầu ra, năm II nộp bằng cho trường, khỏi tốn thời gian và tiền bạc để học các môn Anh văn trong trường (thường là không hiệu quả).

Đọc nhanh (đọc để lấy thông tin hay kiến thức thì hơi khác nhau tí); soạn Latex; Lập trình Mathematica, Python, C++;... . Những cái này học từng bước, bạn bè có thể học rồi chỉ lại cho nhau. Ví dụ năm I có thể dùng Mathematica hay Matlab để giải bài tập, năm II thì tập dùng Python, ....

Tải sách: tìm đúng tên sách, tên tác giả rồi lên trang libgen.rs để search và tải, ít nhất là những cuốn nổi tiếng như trên thì luôn có. Có một số cuốn chỉ có file djvu, nên cần cài phần mềm để đọc. Sau này tải bài báo thì dùng sci-hub.se.