名词党想要速通纯数学?| 资源整合篇

我哥说   2024-12-02 23:47   571   0  


这个系列写给对数学感兴趣的初学者——无论是准备报考数学系的高中生,准大一新生,在寻找方向的低年级本科生,还是想自学的数学爱好者。我希望从个人经验出发,大致梳理数学专业科技树的全貌,并且介绍一些趁手的学习工具。本篇整合一些可能有用的互联网资源(也希望抛砖收获评论区的宝玉~)

免责声明: 以下完全是一个纯数研究生的一家之言。首先我不针对任何考试(想考研就狠刷数分高代,想考丘赛就……刷真题?反正我也没考过hhh);其次,对于大学生们——你们的老师肯定比我更专业;然后,对于应数统计和转码跑路——去问别人(然后带我一个 +ω-)

直面英语吧!

绝大部分数学资源都以英语的形式存在于互联网上,获取的主要障碍只在于语言和上网工具。考虑到现代数学的教材和论文基本上都是以英语写作,学会用英语阅读甚至思考数学将是每个初学者必须面对的任务。好在数学用英语有着高度结构化和模板化的表达方式,很快就能习惯。对那些还不太习惯英语的初学者,我个人的建议是,在早期可以同时参考中文和英文教材,对照学习词汇和句法;现在翻译软件和 AI 高度发达,借助 GPT4o 或者 DeepL / Google 翻译都可以大大方便我们学习英文教材。此外,为了练习英语输出能力,也可以刻意训练使用英文做题或者写笔记。

使用英语进行数学学术写作的指导书

路线规划?

如何规划数学学习路线?这是知乎的日经问题了:

无论是数学专业还是数学爱好者,在面对庞大的现代数学大厦面前难免踌躇。现代数学到底学些什么?在投入人生中最宝贵的几年时间之前,这就是第一个需要解答的问题。但这个问题没有标准答案,而是取决于更基本的问题——我为什么喜欢数学?我喜欢数学的什么?对数学的需求和动机将会决定你的学习内容。

无论如何,如果你的目标是在 2~3 年内全面了解某个纯数学领域的基础,达到准研究生的水平的话,希望这里的资源会对你有所帮助。

共通线

一切数学领域的共同基础是数学分析和线性代数,这样说恐怕无人会反对。一个 Bachelor in Mathematics 不一定学过某门专业课,但是一定精通数分线代。如何学习数分线代的教程在知乎上汗牛充栋。暂且让我们继续前进——

我想速通主线!

在经历 1~1.5 年的共通线学习后,此后想要继续走纯数学方向,有三条主线:分析与方程;代数与数论;几何与拓扑。想要快速了解这些方向的骨架知识,最快的方式就是参考 丘成桐大学生数学竞赛 的考纲:

丘赛的设计目的是对标国外名校的博士生资格考试 (qualifying exams),通过的学生即具有足够从事数学研究的知识水平。尽管可能不如丘赛全面,博资考的大纲对本科生的学习是很有指导意义的:

由于不同数学方向之间联系非常紧密,完全专精一个方向而不管其它方向是不可能的。一般来说,能在两个方向上通关丘赛考纲,已经属于特别优秀的本科毕业生了。

设计专属路线图~

有了大方向之后就可以开始规划具体的学习路线图。对于这一点,很多高校的网站都提供课程目录及顺序:


去哪里找资源?

有数学疑问?

  • 直接在知乎问!在简体中文的数理信息丰富性和专业度上,还没有平台能替代知乎。

  • 英文的数学问答论坛就是 Math StackExchangeMathOverflow。前者主要是具体数学习题的答疑,后者则是讨论研究性问题以及一般问题。注意这几个网站对提问的方法有着比知乎更严格的要求,伸手党问题一般会被直接关闭;同时好的提问会得到快速解答。

  • 其它一些活跃的中文数学社区还有 超理论坛(其中还有其他理科的板块)。

想要快速了解一个概念名词,英文维基百科是最快的方式。除此之外,具有百科性质的网站还有:

  • nLab 是一个以高阶结构(无穷范畴)为骨架的数学和物理百科。

  • 香蕉百科 是一个中文数学百科,其中也有一些数学讲义和讨论。

  • Stacks project 是交换代数和代数几何的百科全书。由 de Jong 发起的项目,其最初目的是覆盖所有学习代数叠 (algebraic stacks) 所必须的数学,现在已经发展成超过 7500 页的百科,很多标准的代数几何结论的证明都可以在上面找到。

  • Kerodon 是基于 Jacob Lurie 作品的无穷范畴百科。

找课?

  • 你能叫得出名字的本科课,在 Bilibili 上大多都能找到优质的中文课程录像。其中优质的有丘维声的 高等代数,梁灿彬的 微分几何入门与广义相对论 等。这些课程有配套书籍,按照进度跟着学能获得几乎和在校选课相当的体验。

  • 与此相对,YouTube 上也有很多英文课程的录像,并且录像的丰富程度随着疫情时远程学习的普及有了飞跃的发展。

  • 视频网站的另一大特色是精致的科普视频,比如 3Blue1Brown 还有 Veritasium。比起干燥的课本,这些视频能够给入门者创造动机和兴趣。我本人在学数学之前也深受 3Blue1Brown 的系列 线性代数的本质 的惠泽。

  • 各大高校的网站,有一定概率可以找到对应课程的讲义或者其他资源,只要 Google 搜索课名+学校名就行。这里再次强推 Oxford 数学系 的网站!

找书?

  • 如果有学生账号,并且所在大学或机构有订阅,可以在一些出版社(比如 Cambridge University Press,Springer)网站上登录后直接免费下载。

  • 一些比较新的书,可以搜索作者的个人网站,有概率存在免费公开的版本可以直接下载。

  • 大部分英文教材的 pdf 版都可以在 z-library 或者 Library Genesis 上找到。

  • 如果对纸质书有特殊喜好,但是未在国内有引进出版的,可以把 pdf 在淘宝店打印装订出来,价格一般不超过小几十块钱。

找论文?

  • 数学领域几乎所有的论文在发表前都会以预印本的形式在 arXiv 上公开。如果对某个方向特别感兴趣,可以使用 arXiv 的订阅功能,它会每天发送当日在该领域的新增文章,订阅方式详见 Subscribe to daily listing emails

找会议?

想要了解某个领域内的会议汇总情况并不容易,一般靠的是口耳相传。仅就个人了解的代数几何内:

据我所知还没有人汇总国内代数几何会议信息,如果有知道的欢迎汇总~

  • 邮件订阅 COW 或者其它 mailing lists,会收到关于会议的信息,同时也有 PhD / postdoc / 教职的招聘信息,请注意这些列表是偏向于欧洲的。

一些宝藏个人网站

请见谅这些网站的选择受到我个人兴趣的影响,因此相对偏向于代数和几何这边。首先是一些笔记狂魔:

请允许我塞进来一些理论物理私货,虽然可能不适合出现在这个数学文章当中,但是如果粗暴地认为理论物理是数学的一部分也未尝不可(bushi)。

  • David Tong:物理系同学中无人不晓的佟大为教授。Tong 的网站上有包罗万象的物理课程讲义,从四大力学到弦论,且平均质量极高,非常适合自学或者考前速成的时候参考。

  • The Theoretical Minimum:这个网站有 Leonard Susskind 讲授的各门理论物理课程的录像。所谓的 Theoretical Minimum 最初指的是大名鼎鼎的朗道势垒,意指一个合格的理论物理学生所需掌握的最少知识。

下面是一些有价值的数学家网页:

  • 陶哲轩:陶哲轩写了大量博客,其中有很多关于数学事业和写作的建议。作为最知名的数学科普作家,他的文字对任何人都值得一读。

  • Mura Yakerson:Yakerson 是牛津的副教授,她运营的 YouTube 频道 Math-Life Balance 中采访了大量处于生涯活跃期的数学家,对于志在数学研究的人很有参考价值。

  • 李文威:李文威教授火出圈的契机可能是他的两卷“高观点”写作的《代数学方法》。除此之外,他的网站上还有很多书和讲义,其中即将完工的《代数学讲义》有望成为代数学入门课程的新标杆。最可贵的是,他的代数学方法是一本完全开源的中文书,其中甚至附有书籍的 LaTeX 模板;他对排版的每个细节都很严谨,因此对于想要使用 LaTeX 进行中文写作的同学来说,这无疑是最好的参考。

  • 梁永祺 教学与研究生指导:梁教授的网页上有很多文章,包括他自己求学代数几何时的经历,以及给学生的建议等。学代数几何前读一读很有价值。

  • J.S.Milne:Milne 教授的网站上也有非常多的讲义,偏向于代数和数论方向。其中比较知名的大概是他写的 Abelian Varieties 和 Étale Cohomology。

  • Pieter Belmans:Stacks project 和 Kerodon 的网页维护者,他还开发了很多代数几何分类相关的网站,比如 Fanography 记录了 Fano 三维簇的分类和数值不变量。

  • Ravi Vakil:Vakil 教授最有名的就是他还尚未出版的巨著 The Rising Sea: Foundation of Algebraic Geometry,大有超越 Hartshorne GTM 52 成为新世纪代数几何必读书目之势。他的网页上也有很多实用的建议,比如如何从数学讲座中学到东西:The "Three Things" Exercise for getting things out of talks,以及他本人对想读 Ph.D. 的学生的要求和建议:For potential Ph.D. students


一些有趣的东西

  • Graduate Students' Guide to Generals:这个网站搜罗了 Princeton 博士生数学口试过程的自我记录,其中不乏一些成名已久的数学家,比如许晨阳,陶哲轩,恽之玮等。从这里一窥大佬们学生时代的学习痕迹也是饶有趣味。



作者授权,转载自“知乎”的文章:https://zhuanlan.zhihu.com/p/709525527



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