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[转载]一个物理本科生的迷茫

已有 3278 次阅读 2012-7-27 21:02 |系统分类:人物纪事|关键词:17,73,article,本科生,color| 本科生, color |文章来源:转载

一个物理本科生的迷茫
wushike
2011-03-04 19:50:42 来自: wushike

今年大三了,前几天在完善以前关于拉格朗日方程物理含义的一个小论文,可网上一查文献,20年前就有几篇类似观点的文章了,其中一篇和我冥思苦想几天的一个初始想法简直是一摸一样,就连选的特例也一样,我十分的懊恼。上学期我将麦氏平动分布律推广到转动,振动的小文章,这几天发现几年前《大学物理》杂志上就有两篇类似的文章了,而且做得很彻底,其中一位老师是专门研究非平衡态统计物理的。 

我平时比较喜欢自己看书,独立思考去推导些东西,然后到馆藏书库查文献并与三个要好的朋友讨论,最后再去请教老师。如果是有意义的思考,我会将其记录成我的“小文章”。可有时老师不是研究他所教科目的,譬如我的热统老师是研究生物物理的,在他那个方向真的是挺厉害的。有时有些比较偏的热统问题,他也不是非常清楚,其实也可以理解毕竟老师不是专门研究统计物理的。我课本上习题基本也做完,但我十分地厌恶考试,规定时间,地点,让几个老师看着一帮学生做些影响自己“学习结果评价”的题目时,我平时的独立思考能力好像丧失了,因为我不再能能像平时那样不计时间,地点而且不管后果的情况下去思考一个没有确定答案的物理问题的深层含义并尽力推广一些公式结论。 

与一般学物理的人把数学当工具而不去体会她的内在逻辑美不同,我还是十分热爱数学的。当年差点就进了数学系,但考虑到学数学后就很难学好物理了,因为二者的研究目的,对象和方法甚至价值观是有质的不同的,故我还是学了物理,这样好歹可以学点数学,尽管达不到数学系的要求,但我已足矣。大一,大二时几个好朋友都建议我转到数学系,因为学一个数理方程下来他们只求会用就行,可我得考虑方程本身的存在性和唯一性及几种不同解法的形式转换和内在联系而且要有严谨的理论证明。 
譬如有界波动方程达氏解法的依据就是在代换 x=a*(ξ+η),t=ξ-η下代入波动方程后得到 
ə(əu/əξ)/ əη=0,这就是最关键的实际上只要这个二阶混合偏导等于常数就可以获得通解了。而我就从数学上严格证明了为什么就是取那个变量代换(虽然可以用左右行波很容易理解但那不够严密)可以获得ə(əu/əξ)/ əη=0。并且探讨了类似方程可用以这么做的条件。后来大二暑假,在翻看了丁同仁的《常微分方程》和陈祖墀的《偏微分方程》时发现数学系教材上对此是有更高层次的系统理论讲述的。对于数学,知其然我还想知其所以然,不想迷迷糊糊的下去。我崇拜牛顿,麦克斯韦,狄拉克,玻恩,朗道,施温格等数学功底暴强的理论物理学家,当然我也挺欣赏波尔,海森堡,费曼等物理直觉很强的人,至于爱因斯坦就无需多言了。 

不过那时的我对数学的看法还不成熟,目前我认为数学是十分严谨和精确的,可物理却是用模型公式近似的反映客观世界,有时太精确了将什么也得不到。狄拉克当年构造的在物理上大放异彩的δ函数,在数学家看来是不精确的甚至是错误的,过了几十年后一批数学家才运用泛函分析的广义函数论将其严格定义,这同时也促进了数学的发展。另外物理理论中数学形式的表述是多样化的,而有时滥用数学却可能会掩盖了物理实质。数学与物理在观念认识上有时甚至是对立的。典型的在量子力学中态函数Ψ(x,y,z,t)与乘了常数后的C*Ψ(x,y,z,t),他们模的平方描述粒子的可能位置在物理上是等效的,但数学上显然是不一样的。当然合理地运用数学那无疑将给物理以巨大帮助,这方面的例子太多了。 

对数学比较私人的热爱有时间的话,是可以来的更纯粹些的,她不应影响到我对物理的理解,纯粹的享受她那份美的过程是很有意思的。就像玻恩的某些认识,我也始终认为纯粹数学家比物理学要更纯粹一点更聪明一点。 

21世纪,处于中国目前的经济时代,这个“万般皆下品,唯有赚钱高”的社会,我感慨不能回到100年前那个充满理想和激情的时代。现在很少有人关注并愿意献身纯科学,他们大多只关心金钱和享乐,可这个金钱和娱乐时代未免有些过于放纵了。 

我们物理系120人中,真心热爱物理的仅仅几人而已,但幸好我还有三个志同道合的同学。我发现越来越少的聪慧之人愿意献身纯科学,他们多是去学工科或是商科。不像80年代最优秀的人大多学了物理和数学,难道既聪慧又纯粹的人变少了了吗?我的资质和一些强人比起来其实是很一般的,但是起码对于物理我有一颗真挚的心。我们在赞叹天才的天赋和成就时,也因注意到一些天赋上不那么耀眼的科学家的那颗炽热的心。所以尽管我欣赏伽罗瓦,黎曼,牛顿,爱因斯坦等人的天才,但我也十分敬佩格林,陈景润,迈耶,索末菲等人对科学的执着精神。 

最近也有令我迷茫的事了。由于看了斯莫林的《物理学的困惑》我渐渐打消了高中时看了《量子物理史话》后的激动想法,去投身到弦论研究中,加入建立统一场理论的大军中。相对微观理论,我对于宇观的理论更感兴趣,像广义相对论,宇宙学,天体物理,黑洞理论等很感兴趣,但想到这毕竟是要建立在对理论物理较好的认识基础上的,所以我准备先弄理论物理。有时很无奈本科物理学生思考的问题,人家几百年前就思考过了。而且需要读到博士才能接触前沿。现在一流的物理学家只有三流的课题可做,大家都处于“物理学的铜矿时代”,20世纪前期的“物理学金矿”都被人开采完了,因此天才的朗道,费曼也只能去挖挖“银矿”。处于这个物理学时代,我有些简单的认识如下。 

首先我对实验物理没兴趣,但不代表我不关注,我觉得21世纪前半叶实验物理比理论物理可能更为重要。其次我对于物理得交叉学科和一些小分支也没兴趣,尽管21世纪可能是物理学应用的大发展时期,譬如经济物理,化学物理,生物物理和激光技术,薄膜光学,计算物理,表面物理等。但我以为一般的物理学工作者还是有责任和能力去研究物理的一些大分支像等离子体物理,粒子物理,固体物理等。此外物理的教育也是个大问题,现在我们本科学习的物理内容要比80年代的少很多浅很多。中国以前有很多优秀的物理教育家,像胡刚复,周培源,吴大猷,赵忠尧,王竹溪等许多位老先生为我国培养了很物理人才。而现在,国内大学教育存在诸多问题,真正为学生着想的好老师不是很多,其实还有一点很多同学都不喜欢自己的专业,我们物理系那么多人就没多少是喜欢这个专业的。如果将来有机会,我一定要教好我的学生。最后我个人看好天体物理和宇宙学在21世纪的发展,暗物质和暗能量问题是很吸引人的。不知道这个世纪能否再出现爱因斯坦,玻尔那样的人物带领众人开创新的革命,当然这有待于实验物理的发展,多搞出一些“物理学乌云”,至于统一场论的弦论解释能否经得起实验检验我不知道,另外量子力学的基础理论问题也需要一个清楚地解释,像费曼讲的没人真正懂量子力学。可是如果像18世纪中前期一样物理学整体发展缓慢,理论物理发展过于超前于实验(虽然数学在物理的运用上得到一定发展),我万念俱灰之下很有可能转行到数学物理上,像卡文迪什和佩雷尔曼那样工作。当然前者是贵族有雄厚的经济基础,后者生活上就困难点了,谁叫他不去领菲尔茨奖哪,有了奖金起码有了物质生活保障,想研究什么就研究什么没人管得着。他俩都是彻底的不食人间烟火的人。但愿30年后物理学会有一些大的突破。 

目前我准备报考中科大理论物理,该专业2011好像除去推免生全国只招3人,比前些年录取人数大幅缩减。中科大理论物理好像是偏于量子计算和量子信息的,而研究弦论的李淼老师好像已到了中科院理论物理研究所。杨振宁先生似乎说过下面类似的话,青年应该多关注物理学的新问题并在其解决的过程中同步发展,可能是比较容易出成果的。我觉得量子力学的创立过程就印证了这句话。但我目前只是个本科生,一些认识一定很肤浅,对于自己在这个时代从事物理的打算,可能会有一些问题,也还是有点迷茫。另外本科生写论文由于知识受限,非常容易“炒冷饭”,发生像我最近那些事,不知道该如何将可能的“炒冷饭”做的好一点,毕竟那是自己平时苦苦思考的结果。 

如果其他有经验的网友看到我的帖子,希望能帮忙提点意见,我将不甚感激!


http://www.douban.com/group/topic/18022971/?start=0

看了这篇文章我真的感到很惭愧。



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