Jika Anda Ingin Belajar Fisika (2021)

 (susanrigetti.com)
6 poin oleh GN⁺ 2023-08-21 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Belajar fisika secara otodidak perlu menempuh mata kuliah inti sarjana secara berurutan setelah matematika tingkat SMA agar pemahamannya menjadi sistematis, bukan sekadar membaca buku populer yang terpisah-pisah
  • Edisi kedua tahun 2021 memperbarui edisi buku ajar berdasarkan masukan sejak edisi pertama 2015 serta memperkuat mata kuliah pilihan sarjana dan pascasarjana; edisi pertama telah digunakan oleh lebih dari 600 ribu orang
  • Kurikulum sarjana dimulai dari mekanika pengantar, lalu berlanjut ke elektromagnetisme, mekanika kuantum, serta termodinamika dan mekanika statistik, sambil mempelajari matematika yang diperlukan pada tiap tahap
  • Hanya membaca buku ajar tidak cukup; Anda harus mencoba menyelesaikan soal di setiap bab sendiri berkali-kali agar konsep fisika benar-benar melekat
  • Tingkat pascasarjana meluas dari penguasaan seluruh mata kuliah sarjana ke fisika matematika, relativitas umum, hingga teori medan kuantum, tetapi pengalaman riset dan penulisan makalah di tingkat PhD sulit digantikan hanya dengan belajar mandiri

Tujuan dan batasan kurikulum belajar mandiri

  • Kurikulum ini adalah jalur belajar yang dibuat agar orang yang sulit mempelajari fisika secara formal di universitas tetap bisa mempelajari fisika yang sesungguhnya secara berurutan
  • Edisi pertama ditulis pada 2015, dan edisi kedua tahun 2021 diperbarui berdasarkan email dan komentar masukan yang diterima selama sekitar 6 tahun
    • pembaruan edisi buku ajar
    • penambahan mata kuliah pilihan tingkat sarjana
    • penambahan bagian mata kuliah pilihan tingkat pascasarjana
    • penerapan beberapa perubahan kecil
  • Jika Anda menuntaskan daftar buku ajar tingkat sarjana dan menguasai topiknya, Anda bisa memperoleh pengetahuan setingkat sarjana yang cukup untuk meraih skor baik di Physics GRE
  • Jika Anda mempelajari hingga buku ajar inti pascasarjana, pengetahuan Anda akan mendekati tingkat magister fisika
  • PhD fisika memerlukan bukan hanya penyelesaian mata kuliah, tetapi juga riset dan makalah selama bertahun-tahun, sehingga sulit memperoleh pengalaman program doktor secara mandiri hingga setara penuh

Persiapan yang diperlukan sebelum memulai

  • Sebelum mulai belajar fisika, matematika tingkat SMA sudah cukup
    • mencakup pre-algebra, algebra 1, geometry, algebra 2, trigonometry, dan pre-calculus
    • kalkulus tidak perlu dituntaskan lebih dulu, karena akan dipelajari bersama pada awal kurikulum sarjana
  • Untuk bahan ulasan matematika, Khan Academy untuk kursus matematika dan Why Math? by R.D. Driver sangat cocok
  • Biologi maupun kimia bukan prasyarat wajib, baik di tingkat SMA maupun universitas
  • Buku fisika populer membantu agar Anda tidak kehilangan gambaran besar saat berfokus pada penyelesaian soal dan belajar berbasis buku ajar
    • bahkan buku yang ditulis fisikawan terkenal bisa memuat banyak isi spekulatif, jadi lebih baik memilih buku yang membahas fisika yang benar-benar sudah mapan
    • buku karya Frank Close atau Richard Feynman bisa dianggap pilihan yang aman

Cara belajar

  • Cara belajar tiap orang berbeda, jadi Anda perlu menyusun struktur yang sesuai dengan diri sendiri, baik lewat membaca, mencatat, berbicara, video, maupun praktik
  • Apa pun metode yang dipilih, penyelesaian soal adalah hal wajib
    • cara utama untuk memahami fisika adalah dengan menyelesaikan soal secara langsung
    • Anda boleh melihat pembahasan online, tetapi harus lebih dulu mencoba sendiri beberapa kali
  • Sebagian buku ajar memuat jawaban untuk soal pilihan, tetapi sering kali tanpa langkah penyelesaian atau hanya mencakup sebagian soal
  • Fisika mencakup eksperimen dan teori, tetapi sebagian besar pendidikan fisika berlangsung melalui buku ajar, kuliah, dan soal tugas
    • pada tingkat sarjana ada beberapa kelas laboratorium, dan beberapa mahasiswa bisa ikut riset
    • program M.A. dan PhD umumnya juga menuntut 2 tahun mata kuliah inti
    • untuk PhD, tambahan beberapa tahun riset, makalah, dan di banyak program ujian untuk membuktikan penguasaan kurikulum inti juga diperlukan

Memahami gambaran besar lewat buku fisika populer

Kurikulum Fisika Sarjana

Kurikulum Fisika Pascasarjana

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2023-08-21
Komentar Hacker News

  • Sama seperti kurikulum S1 saya, mekanika kontinum tidak ada. Padahal sangat berguna jika sekadar memahami hal-hal sangat mendasar seperti tekanan dan kecepatan pada sistem tak-setimbang yang bergerak, serta cara menerjemahkan istilah yang berbeda-beda antar bidang sains/rekayasa seperti tekanan statis, tekanan total, tekanan kecepatan, tekanan stagnasi, tekanan hidrostatik, tekanan dinamis, tekanan biasa, dan head
    Fluida ada di mana-mana. Ini terkait dengan banyak hal: wastafel, toilet, filter udara, kedua sisi kipas kecil, spesifikasi pompa utilitas, sampai seberapa berbedanya riak air saat melempar batu ke kolam dibanding animasi “air WebGL” yang umum
    Lebih luas lagi, model kosmologi pun biasanya memandang alam semesta sebagai fluida kontinu yang berubah secara spasial, dan bintang adalah plasma atau fluida yang lebih aneh. Namun dasar ini tetap tidak ada dalam mata kuliah dasar fisika, dan kadang hanya terlihat sedikit di jurusan teknik mesin atau kuliah Feynman

    • Sepertinya Modern Classical Physics karya Kip Thorne dan Roger Blandford layak dilihat. Buku ini dirancang untuk membahas unsur fisika non-kuantum yang biasanya diabaikan pada tahun pertama program doktor, dengan bagian besar tentang fisika statistik, optika, elastisitas, mekanika fluida, fisika plasma, dan relativitas umum
    • Sebagai orang yang pindah dari fisika ke ilmu komputer setelah tahun pertama, menurut saya semua fenomena itu adalah fenomena emergen. Bukankah fisika seharusnya lebih berfokus pada keadaan mikro dan proses mikro yang mendasarinya daripada fenomena emergen?
      Tentu tetap perlu ada titik transisi, tetapi pada titik tertentu itu menjadi rekayasa, bukan fisika. Di dalam fisika sendiri pun tergantung subspesialisasi apa yang dipilih, dan kita tidak bisa menjadi ahli semuanya
    • Saya rasa mekanika kontinum benda padat adalah tempat terbaik untuk pertama kali memperkenalkan tensor. Tensor pertama yang ditemui banyak mahasiswa fisika terasa anehnya abstrak, mirip seperti jika vektor pertama yang ditemui adalah keadaan mekanika kuantum
      Tegangan dan regangan adalah “contoh representatif tensor orde-2” yang ideal, dan layak dijelaskan maknanya secara cukup rinci, sama seperti mahasiswa diajari memikirkan vektor sebagai “sesuatu yang mirip perpindahan/kecepatan”
    • Jika bisa memahami persamaan diferensial parsial dalam relativitas umum dan teori medan kuantum, itu juga bisa diterapkan pada masalah fluida seperti wastafel, toilet, kipas, dan pompa
    • Saya juga melihat bagian yang hilang itu, dan menafsirkannya sebagai akibat pendidikan fisika yang ingin dibedakan dari rekayasa
      Teori medan klasik nonrelativistik kini merupakan topik teknik tingkat S1, tetapi insinyur kuantum belum banyak. Sebagian besar topik non-kuantum dalam kurikulum fisika S1 modern pun pada akhirnya dimasukkan sebagai persiapan untuk memahami hal-hal seperti termodinamika kuantum, teori medan, dan optika

  • Bagian yang tepat ditekankan penulis adalah bahwa “satu-satunya cara memahami fisika adalah mengerjakan soal, dan tidak ada jalan pintas.” Pernyataan ini juga tergeneralisasi dengan baik ke bidang lain
    Saya tidak ingin menghalangi orang yang ingin belajar mandiri bidang yang sulit, tetapi ini masalah yang sangat umum dan langsung terlihat pada pembelajar mandiri. Jika tidak mencoba mengerjakan soal yang cukup sulit, mereka kekurangan intuisi yang mengikat teori-teori itu

    • Seiring bertambahnya usia, saya jadi menerima pandangan ini. Dulu saya menempatkan teori jauh di atas segalanya, percaya bahwa semuanya bisa dan harus diturunkan dari prinsip pertama
      Sekarang saya menempatkan hal konkret di atas segalanya. Teori bagus jika menerangi mengapa praktik bekerja; kalau tidak, itu hanya kata-kata
      Kasus paling membuat frustrasi adalah ketika teman-teman merasa memahami topik yang saya ketahui sebagai praktisi—biasanya terkait teknologi/pemrograman—hanya dari video YouTube atau podcast. Karena sudah mendengar pakar berbicara berjam-jam, mereka merasa punya pemahaman mendalam, tetapi karena pengetahuan itu belum pernah diterapkan di dunia nyata, mereka salah memahami banyak hal sambil tetap berpikir mereka tahu sebanyak saya
    • Saya baru merasa cukup mahir dalam fisika setelah menyisihkan seluruh musim panas antara S1 dan pascasarjana: selama 3 bulan, 6 hari seminggu, 10 jam sehari, saya mengerjakan soal-soal buku teks sambil meninjau ulang kurikulum fisika S1 selama 4 tahun
      Tidak ada pengganti untuk mengerjakan soal
    • Sangat setuju. Saat kecil saya membaca materi lalu berpikir, “Oh, masuk akal, saya mengerti,” tetapi kemudian gagal total saat ujian atau ketika harus menerapkannya, dan sadar bahwa sebenarnya saya tidak tahu
      Saya cenderung kuat belajar mandiri, tetapi saya belajar bahwa saya baru benar-benar tahu ketika bisa memecahkan soal dengan suatu teknik
    • Saya berharap buku teks fisika lebih sering memakai pendekatan menyajikan soal terlebih dahulu sebelum memberikan solusinya. Terlalu sering yang diberikan hanyalah daftar teknik dan ide, sehingga mahasiswa tidak termotivasi karena belum melihat bahwa hal-hal itu adalah komponen jawaban untuk masalah yang sulit
      Jika masalah sulit diberikan lebih dulu, mahasiswa akan berjuang lalu menyadari, “Saya butuh sesuatu untuk membantu menyelesaikan ini.” Saat itulah alat yang diperlukan diberikan
      Misalnya, kalkulus mungkin lebih baik dipelajari setelah mencoba memakai hukum gaya atau sedikit melakukan analisis numerik. Dengan begitu, solusi bentuk tertutup tidak terlihat sebagai tugas pengulangan sederhana, melainkan sebagai alat penghemat kerja yang sangat besar yang menyingkirkan analisis sementara yang melelahkan
      Bagian matematis kalkulus juga akan saya kurangi penekanannya pada awal. Apakah pada akhirnya kita perlu menggali kontinuitas atau teorema dasar kalkulus secara mendalam? Ya, pada akhirnya, tetapi tidak sejak awal. Dalam pemrograman pun, untuk menulis program pertama atau kedua, kita tidak perlu tahu teori bahasa, tipe data abstrak, teori kategori, atau kalkulus lambda. Pemahaman seperti itu akan lebih terintegrasi ke kotak alat ketika muncul saat kita merasakan kebutuhannya
    • Kita membutuhkan latihan soal karena kita keliru mengira telah memahami apa yang kita baca. Seperti kata Richard Feynman, “Prinsip pertama adalah jangan menipu diri sendiri, dan orang yang paling mudah ditipu adalah diri sendiri”
      Kita mungkin berpikir memahami 90% dari apa yang dibaca, tetapi kenyataannya besar kemungkinan hanya 20–30%. Dengan mengerjakan soal, setidaknya kita tahu bahwa kita masih banyak tidak tahu. Lalu ketika membaca ulang beberapa halaman sebelumnya, kita akan melihat bagian yang dulu dibaca sekilas karena keliru merasa sudah paham, atau bahkan dilewati sama sekali
      Kiat pribadi saya saat membaca buku teks adalah terus mengajukan pertanyaan di kepala seperti “bagaimana jika begini?” atau “kalau begitu, yang itu bagaimana?” Tidak masalah meski belum dijelaskan di bagian tersebut. Kita harus terus menghubungkan hal yang baru dipelajari dengan apa yang sudah diketahui beberapa hari atau beberapa tahun sebelumnya. Bersikaplah ingin tahu dan uji hal-hal yang benar-benar kita kira sudah kita pahami

  • Ada garis pemisah yang jelas soal Classical Electrodynamics karya Jackson sebagai kitab suci elektrodinamika klasik: antara mereka yang mencintainya seperti si penulis, dan banyak mahasiswa pascasarjana yang bermimpi buruk karenanya. Saya suka ulasan Goodreads ini https://www.goodreads.com/review/show/1266180525
    Isinya kira-kira: “Manual teknis penghancur jiwa yang ditulis oleh seorang sadis, yang sejak zaman kuno berfungsi sebagai ritus peralihan bagi para PhD fisika. Semua profesor saya belajar dari buku ini dan semuanya sangat membencinya…”
    Secara pribadi, kalau buku ini benar-benar kitab suci mekanika klasik, maka saya ateis

    • Menariknya, reviewer yang sama sedikit berubah pikiran dua tahun kemudian. Ia masih membencinya, tetapi mengatakan bahwa ini mungkin buku ajar terbaik yang ia punya, dan ia terus kembali ke buku ini untuk mempelajari ulang konsep dasar atau matematikanya
      Masalahnya, agar buku ini berguna, pada dasarnya Anda harus sudah memahami isinya. Penilaiannya: ini adalah manual teknis padat yang menjadi sangat kuat jika dibaca bersama buku yang lebih mudah dipahami seperti Griffiths
    • Meski begitu, saya penasaran buku apa yang sebaiknya direkomendasikan sebagai pengganti untuk elektromagnetisme tingkat pascasarjana. Penulis sudah merekomendasikan Introduction to Electrodynamics karya Griffiths terlebih dahulu untuk tingkat sarjana, dan menurut saya buku itu benar-benar menyenangkan untuk dibaca
    • Kecerdasan penulis panduan ini terlalu tinggi, jadi sulit menganggap penilaian ini berlaku untuk kebanyakan pembaca
      Bagi orang yang menganggap fisika universitas tingkat lanjut semudah belajar berbicara, Jackson mungkin terasa seperti jalan-jalan santai. Penulis adalah outlier yang luar biasa dalam segala aspek kehidupan, dan tampak sepintar Witten atau Tao secara tidak realistis. Jackson biasanya dianggap sebagai teks yang sangat menakutkan dan sulit

  • Judulnya mungkin lebih tepat “Jadi Anda Ingin Belajar Fisika Teoretis”
    Meski tidak begitu dikenal atau cukup diakui di kalangan teoretikus modern dan fisikawan matematis, fisika sebenarnya adalah sains empiris. Semua item dalam daftar ini, langsung atau tidak langsung, berlandaskan pada beragam perangkat dan konfigurasi pengukuran yang canggih—yakni eksperimen. Kemajuan dalam pemahaman kita tentang alam semesta fisik juga biasanya datang dari penemuan probe yang lebih baik dan pembukaan jendela observasi baru
    Menarik jika hubungan antara fisika teoretis/empiris dianalogikan dengan komputer. Anda bisa saja seumur hidup hanya memakai perangkat lunak aplikasi tanpa mengetahui perangkat digital apa yang sebenarnya digunakan. Namun jika ingin membuat bahasa pemrograman baru, yaitu teori baru, kemungkinan besar Anda harus menggali hal-hal seperti struktur memori dan cache. Jika ingin membuka jendela observasi baru yang menaikkan kecepatan komputasi secara dramatis, Anda harus merancang chip baru. Jika masuk lebih dalam lagi dan ingin menciptakan paradigma komputasi baru, Anda harus belajar mekanika kuantum
    Agar adil, di bagian akhir tulisan memang ada kalimat tentang tempat aneh bernama laboratorium. Namun sebagai pengantar komprehensif fisika teoretis, saya merekomendasikan The Road to Reality karya Roger Penrose. Sayang sekali tidak ada buku yang menelusuri seluruh fisika eksperimental sedalam itu

    • Penulisnya hanya mencantumkan kurikulum standar sarjana dan pascasarjana. Saat saya mengeklik buku-buku yang ditautkan, tanggal saya membelinya di Amazon ketika mengambil mata kuliah-mata kuliah itu masih tersimpan. Ini bukan daftar yang khusus hanya berlaku untuk fisika teoretis

  • Membaca blog ini membuat saya malu. Saya baru saja lulus kuliah, tetapi pendidikan fisika di SMA begitu membosankan dan melelahkan sampai saya sempat membenci fisika, sehingga saya memilih ilmu komputer, bukan fisika, sebagai jurusan kuliah
    Belakangan saya makin tertarik pada fisika, tetapi karena kurang kebiasaan belajar yang baik, suasana, dan keberanian—atau lebih terus terang, karena takut dan malas—sampai sekarang saya belum melangkah maju sama sekali. Itu keputusan yang paling saya sesali dalam hidup
    Saya akan pergi ke AS untuk mengambil master CS, dan karena sumber daya pendidikan di AS mungkin lebih melimpah, mungkin saya bisa belajar sedikit fisika pada waktu luang selama program dua tahun itu

    • Saya merasakan hal serupa karena memilih CS alih-alih fisika. Namun pada titik tertentu kita memang harus membuat pilihan yang praktis. Tidak perlu terlalu menyalahkan diri sendiri. Mungkin kalau dulu memilih fisika pun, Anda akan merasakan hal yang sama terhadap CS

  • Dulu saya sedikit lebih menyukai komputer sehingga meninggalkan fisika, tetapi sekarang saya cukup jenuh dengan komputer dan ingin mencabut duri lama itu lalu mencoba hal seperti ini
    Namun sudah terlalu banyak waktu berlalu, rasanya saya harus mengulang dari matematika SMA, dan pikiran itu saja sudah mematahkan semangat sebelum mulai

    • Sejak akhir tahun lalu saya mulai belajar fisika teoretis secara otodidak, dan hampir setahun ini saya belajar fisika setiap hari sebelum dan sesudah bekerja. Saya memang harus meninjau ulang kalkulus dan matriks, tetapi setelah jeda 25 tahun pun semuanya kembali cukup cepat hanya dalam beberapa hari. Semoga itu tidak membuat Anda berkecil hati
    • Saya sedang menyiapkan hal serupa, tetapi ingin menyerang monster yang lebih kecil, yaitu relativitas umum. Saya punya gelar master statistik, tetapi statistik tidak terlalu cocok dengan matematika murni, dan bahkan sebagian besar darinya sudah saya lupakan
      Tetap saja itu monster, tetapi menurut saya ia terkurung di dalam temboknya sendiri. Fisika kuantum atau topik lain yang tidak terkait bisa dilewati. Saya penasaran apakah berfokus pada tujuan yang lebih kecil juga bisa membantu
    • Matematika jauh lebih mudah dipahami jika digunakan untuk memodelkan sistem, bukan dipelajari sebagai matematika itu sendiri. Turunan dan integral menjadi mudah jika dipakai untuk memodelkan hubungan antara posisi, kecepatan, dan percepatan
      Saya rasa saya juga baru benar-benar memahami aljabar linear setelah menggunakannya untuk belajar komputasi kuantum
    • Jika satu-satunya hal yang menghambat adalah mengulang matematika SMA, itu bisa dilakukan dengan mudah lewat Khan Academy

  • Alih-alih banyak buku, entah 27 jilid atau berapa pun, mahasiswa yang bermotivasi tinggi mungkin bisa mencoba satu buku saja: A Unified Grand Tour Of Theoretical Physics karya Ian D. Lawrie
    Ada juga “Snapshots of the Tour” sepanjang 18 halaman, yang bisa menjadi perjalanan nostalgia bagi orang yang dulu pernah belajar fisika. Tentu saja, jika belum pernah terpapar sebagian besar isinya, itu mungkin membingungkan, dan saya belum pernah punya pengalaman mengajar fisika dengan buku ini

    • Bahkan dalam kasus langka ketika seseorang sudah punya latar matematika yang diperlukan, misalnya persamaan diferensial parsial, kalkulus vektor, tensor, dan sebagainya, belajar fisika dengan buku ini tetap mustahil. Ini bukan soal motivasi; Anda tidak bisa mulai dari relativitas khusus/umum, ruang-waktu, dan medan kuantum
      Pertama-tama Anda harus mengerjakan banyak soal dalam mekanika Newton, elektromagnetisme, dan termodinamika untuk membangun fondasi fisika klasik yang kuat. Tidak ada jalan pintas di bidang ini, dan daftar Susan adalah kurikulum standar serta hampir satu-satunya cara untuk menghasilkan fisikawan
      Namun bagi orang yang sudah memiliki pengetahuan fisika tingkat pascasarjana, buku ini tampak sangat bagus untuk menyegarkan ingatan

  • Panduan ini memuat buku-buku yang biasanya direkomendasikan di perkuliahan universitas. Jadi, untuk benar-benar menguasainya dibutuhkan waktu dan usaha yang cukup besar
    Salah satu seri yang hampir dipegang teguh oleh para fisikawan seperti kitab suci adalah Landau and Lifshitz, tetapi menurut pengalaman saya, seri ini baru bernilai jika sudah punya pemahaman dasar pada tingkat tertentu

    • Landau and Lifshitz adalah buku yang buruk sekali dari sisi pedagogi. Satu-satunya kelebihannya adalah komprehensif dan ketat
    • Landau and Lifshitz terlalu berat sehingga tidak cocok untuk saya. Saya lebih banyak memakai catatan kuliah PDF dari berbagai kuliah
      Kualitasnya memang bisa naik-turun, tetapi banyak juga yang sangat bagus, dan untuk topik yang sama kita bisa dengan mudah memilih dan membaca beberapa catatan untuk menambal bagian yang belum dipahami

  • Mengejutkan bahwa catatan teori medan kuantum Tong tidak masuk https://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/qft.html
    Catatan-catatan lainnya juga bagus, tetapi menurut saya untuk pengantar teori medan kuantum, inilah satu-satunya materi yang jelas. Untuk teori medan kuantum tingkat lanjut, saya pun tidak punya materi seperti itu. Tentu saja satu-satunya cara untuk benar-benar mempelajari teori medan kuantum adalah mempelajarinya berkali-kali dari berbagai sumber, tetapi biasanya setelah pembelajaran pertama ada ujian, dan catatan Tong bisa membantu melewati ujian itu

  • Senang melihat Introduction to Electrodynamics karya Griffiths disukai. Saya tahu buku ini dikritik karena kurang cukup ketat, tetapi saya belum pernah membaca buku teks matematika/sains lain yang sebaik ini dalam membuat pemula benar-benar memahami mata kuliah tersebut

    • Saya penasaran, dalam arti apa buku ini tidak ketat. Saya belum pernah membacanya, tetapi menarik bahwa ia disebut buku sains “bagus” yang tidak ketat. Apakah maksudnya sebagian hal dilewati secara agak kasar demi beralih ke topik-topik penting?