¿Qué tan difícil es la matemática si te especializas en astrofísica?

Desde un punto de vista astrofísico más teórico, diría que sería más fácil que una transición desde otras áreas de la física (por ejemplo, materia condensada, estado sólido) siempre que tenga una comprensión extremadamente sólida de la Geometría Diferencial (a través de la Relatividad General).

Las razones para esto son bastante sencillas:

  • La relatividad general requiere una comprensión íntima de la geometría riemanniana y lorentziana. Si bien la mayoría de los astrofísicos tiende a olvidarse del comportamiento global del universo con el que se enfrentan (por ejemplo, sin topología diferencial), desarrollan un sentido innato de cómo funciona la curvatura. Esto es muy útil en matemática pura si está trabajando en geometría diferencial (o quizás compleja). Por ejemplo: Roger Penrose
  • Los astrofísicos teóricos son bastante necesarios (si se encuentra en una buena institución) para tener una comprensión de buena a decente de la teoría del campo cuántico. Una gran cantidad de investigaciones actuales analiza cómo se puede aplicar la mecánica cuántica en el espacio-tiempo curvo. [ NOTA: ¡Esto es diferente de la gravedad cuántica! ] Aprender acerca de la teoría cuántica de campos ayudará a reforzar su Análisis Complejo (sí, tendrá que citar el principio máximo, el Teorema de Liouville y la Fórmula Integral de Cauchy varias veces). Dado que la teoría de campo cuántico tiene muchas preguntas matemáticas puras asociadas, este fondo ayudará a proporcionar cierta intuición. Ahora no estoy garantizando que esto ayude: la construcción de la homología de Floer es bastante poco intuitiva, independientemente de cómo se mire (a menos que sea Ed Witten o Maxim Kontsevich).
  • Una buena cantidad de astrofísica teórica se ocupa de las posibilidades de dimensiones adicionales a través de la teoría de cuerdas o quizás la gravedad cuántica de bucle. Esto requiere aprender una buena cantidad de geometría compleja y aprender topología y (¡ojalá!) Geometría algebraica. Seguir esta ruta definitivamente requerirá aprender a probar cosas formalmente. Ejemplo: Juan Maldacena, Cumrun Vafa

Ahora no estoy diciendo que la transición de la astrofísica teórica, incluso con todos estos “requisitos previos”, facilitará la transición a las matemáticas puras. Después de todo, hay tantas asignaturas que no he incluido que se requieren para los exámenes de calificación, tales como Análisis Real, Álgebra Homológica y Lógica. Aún así, uno puede asumir con seguridad que con una experiencia tan teórica, un astrofísico debería tener un manejo mucho mejor de las matemáticas puras que alguien con un fondo de ingeniería o física más aplicado.

Depende de cómo se defina duro. Y si considera que los cursos de física de la división superior son difíciles (al menos eso es lo que requería el astro mayor en mi universidad). Tendrá que aprender ecuaciones diferenciales, álgebra lineal y cálculo multivariable. Generalmente, esto es todo lo que necesita para una licenciatura en física (aunque para eso, necesitará cursos de física en electromagnetismo, mecánica cuántica y estadística).

Si está interesado en la astronomía observacional, no necesitará ir mucho más lejos, pero sí debe estar familiarizado con los métodos estadísticos avanzados (consulte ¿Cómo aprenden la mayoría de los físicos sus métodos estadísticos avanzados?). Además, si ingresa a la escuela de posgrado, tendrá que pasar por los cursos básicos, que tienden a tener más matemáticas de ingeniería en ellos. Si estás interesado en la astrofísica teórica, entonces probablemente necesites más. Muchos programas de doctorado en astrofísica tienen secuencias de primer año que son pesadas en procesos radiativos y dinámica de fluidos astrofísicos. Estos pueden ser bastante pesados ​​en ecuaciones diferenciales parciales.

Si puede manejar ecuaciones diferenciales parciales, álgebra lineal y análisis complejo, lo hará bien.

Además, no estoy de acuerdo con que las computadoras significan que necesitas menos matemáticas. Necesitas un tipo diferente de matemáticas.