理論最小值：經典力學

作者序1理論最小值就是你該瞭解的一切
作者序2這是一場享受之旅
第1講 經典物理學的本質
第2講 運動
第3講 動力學
第4講 多質點系統
第5講 能量
第6講 最小作用量原理
第7講 對稱性和守恆定律
第8講 哈密頓力學與時間平移不變性
第9講 相空間流體與吉布斯-劉維爾定理
第10講 泊松括弧、角動量、對稱性
第11講 電力與磁力
附錄 有心力與行星軌道

理論最小值就是你該瞭解的一切

萊昂納德•薩斯坎德

弦論之父，著名物理學家

我一直很享受講授物理學這件事。對我來講，它的意義不僅在於授課，而是給了我一種思維方式。甚至當我在書桌前做研究時，頭腦中都會浮現出與學生對話的場景。我發現理解某個事物的最佳方式總是想辦法把它清楚地解釋給別人聽。

大約10年前有人問我是否想給公眾授課。實際上，在斯坦福大學城的周圍有很多人曾經想學習物理學，但是卻迫於生活壓力未能如願。他們從事著各種各樣的職業，但對於宇宙定律的迷戀卻從未退卻。現在，在工作之後，他們仍想重拾物理學。

令人感到不幸的是，這些人鮮有機會參加課程學習。斯坦福大學和其他大學都規定，不允許外人進入課堂。而且，對於多數成年人來說，重返校園成為全日制學生也不現實。這令我感到困擾，因為人們本應通過與活躍科學家交流來發展興趣，但是看起來他們並沒有這樣的機會。

這件事一直困擾著我，直到我瞭解到斯坦福大學繼續教育計畫。這個計畫為當地非學術社區居民提供課程。我想這個計畫或許可以實現我給公眾講授物理學的願望，而學習物理學也正是他們的願望，另外，或許講授現代物理學也是一件樂事。無論如何，我都準備先嘗試一學期。

事實證明這很有趣，而且這種授課方式的效果在某種程度上比給本科生和研究生上課更令人滿意。這些學生只有一個目的：僅僅是為了學習和滿足好奇心，而不是獲得學分、學位，也不是應付考試。並且，互相“混熟”了以後，他們會毫不膽怯地提問，課堂氣氛充滿活力，而這種活躍的課堂氛圍在學術課堂上少有出現。因此我決定繼續這個計畫。

幾個學期之後，我明顯地感到，學生們已經不滿足於我講授的面向外行的課程。他們想要獲得高於閱讀《科學美國人》（ScientificAmerican）雜誌的體驗。他們當中很多人有述的真正的物理學。因此，一系列旨在帶領這些學生領略現代物理學和宇宙學前沿的課程應運而生。

令人感到幸運的是，有人想出了給課程錄影這個好辦法。互聯網上有很多這樣的課程視頻，而且它們看起來非常受歡迎。渴望學習物理學的人不僅存在於斯坦福區。我收到過來自世界各地成千上萬的電子郵件，這些郵件的一個主要請求是詢問我是否會把講座整理成書——而這本《理論最小值：經典力學》就是我的回

“理論最小值”（theoreticalminimum）這個概念不是我發明的，它源自偉大的俄羅斯物理學家列夫•朗道（LevLandau）。理論最小值代表一個學生在朗道手下做研究時所需要掌握的知識。朗道是一個要求很高的人，他要求的理論最小值代表了他所知道的一切，當然其他人不可能達到這個高度。

我用這個術語表達不同的意思。對我而言，理論最小值代表你進階更高層次所需要掌握的知識。它不是指能夠解釋一切的大部頭百科全書式的教材，而是指解釋一切重要知識的一本小書。《理論最小值》這套書系內容與我們的網課是配套的。

歡迎閱讀《理論最小值：經典力學》，祝你好運！

[作者序2]

這是一場享受之旅

喬治•拉保夫斯基

物理愛好者

我11歲時，開始自學數學和物理學。到現在40多年過去了，這之間發生了很多事——我也是一個被生活不斷牽著走的人。即便如此，我還是學到了很多數學和物理學知識。儘管我從未攻讀過任何學位，仍有人雇用我做研究。

對我來講，《理論最小值：經典力學》這本書始于一封電子郵件。在觀看了構成本書基本內容的講座視頻後，我給萊昂納德•薩斯坎德發郵件，問他是否想把講座內容整理成書。一步一步走來，就誕生了這本書。

我們不可能把所有想要的內容裝進這本書，那樣的話這本書就不會是小部頭的《理論最小值：經典力學》，而是大部頭的《經典力學教程》。後者可以通過網路碎片化的資訊積累，它可以呈現圖書無法涵蓋的更多內容。希望你能像我們享受創作這本書一樣，享受閱讀。