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学物理真能去二次元吗 大致加点方案
- 原文: https://zhuanlan.zhihu.com/p/431780364
- 发布日期: 2021-11-10
- 分类: 学习路线 / 入门地图
所以你也被物理系录取了? 相信进入物理系不一定是为了去二次元, [但肯定有相当一部分是因二次元而选择的物理系]. 不管怎样, 恭喜, 恭喜你能纯粹地 [靠着兴趣来选择专业], 光看这一点, 你就已经比身边绝大多数人都要幸运了.
但这篇暂且先不正式开始数理内容, 我选择先谈谈开局攻略, 因为我认为做一件事之前把心态摆正是最重要的, 当然在这个基础上如果还能宏观地指定下主干线路的话则更是能事半功倍.
目録
1. 物理真没那么难
1.1. 他根本没学过物理就搁那瞎几把乱讲 1.2. 人类普遍存在的自我厌恶心理在作祟 1.3. 复杂≠抽象≠困难≠复杂
2. 开局之前需要了解的大致加点方案
2.1. 物理学的重要课程 2.2. 本科仔心态 2.3. 保研与出国 2.4. 本科科研
東雲正樹: 学物理真能去二次元吗? / 怎么这个也算高数啊?
東雲正樹: 学物理真能去二次元吗? / 如果你事线代, 也好
東雲正樹: 学物理真能去二次元吗? / 欧拉公式 (Euler's formula), 物理人最后的 Euclid 几何直观
東雲正樹: 学物理真能去二次元吗? / 你问 gamma 要学普物? 那其实跳掉也没啥
1. 物理真没那么难
你心里的第一个顾虑或许就是担心自己没足够的能力去选择这个听起来较为艰涩抽象的专业, 但实际上, 物理学也就只是一门专业罢了[1]. 不要跟我谈物理天赋, 没有物理天赋··· 好吧确实是有物理天赋这一说的, 但这跟绝大多数物理工作者都没啥关系: 无论在哪个领域, 天才都罕见.
科研前的这些高等教育本质上就是为了能以普通人作为原材料大批量产出科研炮灰而设立的一套标准化工艺流程, 所以只要你能选, 你就能学:
https://www.zhihu.com/question/495744611/answer/2205243426那为什么有那么多人说物理学很难呢? 其实总结下来基本就俩情况.
1.1. 他根本没学过物理就搁那瞎几把乱讲:
这种常见于工科生[2], 因为他们会需要用到很多源于物理学的结论但又不可能花费太多精力学习物理学, 就导致他们必须速成物理学中需要用到的部分, 这种速成方案自然不可能给你春风化雨、循循善诱的体验. 所以他们自然就会觉得物理学实在是难搞, 然后自己学着痛苦自然就不愿意相信其他人能学得很轻松, 于是就喜欢在网上妖魔化物理学. 你碰到那种让你在分析力学、量子力学前学微分几何、泛函分析的, 有一个算一个都是这类.
其实很多物理人整天宣扬数学多难多难我寻思也是这种情况. 数学学起来真就比物理难? 高中或许是这样, 但从本科对知识掌握的要求来说, 数学其实应该是更适合学习的学科, 因为数学的一切都是人造的, 是推理导向的, 它不需要建立所谓的物理图像, 学习数学时可以干干净净地按照定义→定理→证明的步骤来. 学完记性好的搞不好真能全记住, 记性差的也至少能记住这个干干净净的理论体系中各个定理的相对位置, 所以即便忘了哪个怎么证明也完全可以根据它附近的定理与推论现场推演出来. 所以在这种高度公理化的体系下, 数学对记忆力基本无要求[3], 数学要求的纯粹就是对体系的理解能力.
而这对物理学的教学而言则是不可能的, 你不可能采用那种从量子场论公设开局缩仨维度掉到量子力学然后开始干干净净地推出最小作用量原理再导出经典力学的这种教学模式. 也就是说物理学只能反复滚车轱辘式地按照前人探索世界的足迹去塑造所谓的物理图像, 这样我们的心中的物理体系才能是慢慢深化的, 但这样一来物理系的教学就变成了因果倒置的了, 我们总是从简单问题处理起, 一点点儿地靠近所谓的物理学定律, 而其实也只有这样才能映衬出物理学的初衷: 解决问题.
哪怕是高度公理化构造的物理学科, 也无法采取数学式的教学. 比如说人尽皆知的量子力学, 它仅仅只是一门本科课程, 但其背后的公理化结构却要用到艰深的无穷维完备内积空间的谱分解定理, 要知道这玩意儿一般来说连数学系的本科生都学不到. 但我们还偏偏就能纯靠类比, 骗着本科仔相信这玩意儿就是线性代数来给他整上, and it works!
那你还觉得数学学起来就一定比物理学难吗? 我看也未必.
1.2. 人类普遍存在的自我厌恶心理在作祟:
这种人一般都确实懂点儿物理, 他们在初学的时候有很多观点都比较稚嫩, 而随着学习的深入, 当他们用高一层的观点回首望去发现当年的自己是如此之肤浅的时候就对曾经的自己产生了难以压制的厌恶之感, 这是可以理解的, 但这也是需要克服的.
接着如果他们在网上看到和自己当年想法一样肤浅的初学者时, 则会将对方当作当年的自己来大声训斥, 指出物理学之深奥与对方观点之可笑. 殊不知这种莫名其妙的迁怒才是真正可笑的行为. 你当然可以有更高的观点, 但谁不是从低观点爬起的呢?
连客观规律都不懂得尊重的这类人如果当上了讲师就只能是学术界的一场灾难.
1.3. 复杂≠抽象≠困难≠复杂:
你不用去在意他们, 相信我, 无论你是几本, 按标准流程学下来, 就一定能学会物理. 因为大学的物理虽然更深奥更复杂, 但难度并不会高于高三的怪题.
如果真的对智商的需求飙升, 那按理来说物理学院里的应该都是大脑升级的变种人了吧? 你实际上去跟他们交流下呢, 会发现在日常生活中他们也就只是普通老百姓而已, 并不能拉去澳门赌场就给你算牌狂薅六千万然后把你改造成终极人造人再输入黄老太的超市百科全书.
复杂从来就不等于困难, 比如说你会幂运算吗? 那你能告诉我 等于几吗? 挺困难的吧, 但它复杂吗? 所以大学的学习就是这样的, 我们学得体系很复杂, 但并不见得会比高中题困难, 其实高度抽象的体系也是一个道理, 不见得就必须要很难处理, 也就是说我们仅仅是在学更酷的东西而不是更难的东西.
所以从这个角度来讲, 知乎上那个问物理难还是数学难的问题完全就是可笑的, 那我只能说让我手算 才是最难的, 所以原来 Homo 才是鄙视链的最上层吗?
这也是为啥我一直认为中学是极其病态的, 以至于很多人本科毕业了都改不掉这个强迫式的病态学习思维而沦为终身做题家. 所以我说大学的相当一部分科目完全可以下放到中学:
https://www.zhihu.com/question/433633705/answer/1619595925总之人类的处理能力就是有一个极限, 如果大多数人都做不到, 那标准流程就不会那么去做. 同时大多数人选择的约定你也应该积极地去适应, 因为这一定能在一定程度上简化操作.
2. 开局之前需要了解的大致加点方案
2.1. 物理学的重要课程:
首先让我们来确认一下自己没有进错专业, 不少高校的物理学院实际上只有物理学一个理科专业, 其它的例如电子信息、电子科学或者光电信息科学等都被归类为工科[4], 所以如果你是在『优雅的宇宙』中被 Brian Greene 用什么扭曲时空蜷缩维度拐骗进来的的话, 那么你应该选择的就是这个叫做『物理学』的专业.
这里批评一下某些高校[[5]](#ref_5)骗着想学物理的高三毕业生选电信电科等专业的行为.
相信你听过理论物理这个词, 其实物理的大多数分支都分为理论与实验两大块儿[6], 所以理论物理本身并不是一个确定的研究方向, 不过现在还不用在乎这么多, 因为在学四大力学之前你很难确定自己希望将来去研究什么方向[7], 只要你知道自己希望学的是理论物理[8], 那么你的起点就是这个物理学专业, 像其它的电信电科其实跟物理基本就不怎么沾边儿了.
那我们这个系列的定位就是写给你们这些未来的狂気のマッドサイエンティスト[[9]](#ref_9)看的,所以实验物理学之类的专业就不在讨论范围内了.
那让我们先来看一下物理学专业本科四年要学哪些重要科目:
- 第一层:『高等数学』『线性代数』『力学』『光学』『电磁学』『热学』『原子物理』[10]
- 第二层:『数学物理方法』『理论力学』『电动力学』『量子力学』[11]『统计物理』
- 第三层:『高等量子力学』『固体物理』『量子统计』『计算物理学』『量子光学』『量子信息』『群论』『量子场论』『粒子物理简介』··· the list goes on.
除此之外还有很多不相关的必修科目, 比如 c 语言、数电模电或者概率论与数理统计[[12]](#ref_12)等.除此之外可能还要修一些纯粹浪费时间的课程, 比如单片机、数据结构等[[13]](#ref_13).除此之外还要修一些只有负面效果的课程, 比如大学物理实验、*********、*****[[14]](#ref_14)等.
重要的科目就也就这些, 像电信电科、师范物理或实验物理学专业等物理学院的其它专业就很少会把第二层学完, 因为这些都是物理学专业的专业课而它们也有它们自己的专业课. 第二层是本科物理学专业的核心, 后面四门被并称为四大力学, 正是这四门课将你与其它理工科划清了界限, 你也正是从这四门课开始才能对物理学三个字有一个模糊的概念. 因为在这之前你根本理解不了为啥你学的物理是带电的小滑块儿飞来滑去[15], 而科普纪录片儿里的物理学却跟你妈终结者一拳劈开超时空虫洞[16]一样科幻.
其中的第一层实际上是物理学院的通识课程, 也就是所有专业都必修的课程, 在新生看来这些或许就是大学物理, 其实也没错, 但这些不是大学的物理, 后面两层才是大学的物理学. 而所谓的『大学物理』其实是所有理工科都要学的, 这门课是力光电热的浓缩简化版. 如果你的学院没有开设力光电热而是用两册大学物理取而代之的话, 其实问题也不大. 因为我越到后面越觉得其实第一层的课除了高等数学外都不是必要的, 实际上第一层课程的开设主要是用来帮助你完成思维转变的, 从高中思维到本科思维.
至于第三层, 这基本上都属于是研究生阶段的课程, 所以在这儿就都是选修课了, 一般来说本科阶段会修四到五门, 但一般最多认真修完三门, 剩下的纯粹就是走个过场. 这些课程不算本科物理学的专业课是因为它们大多已经有了明确的方向性, 比如量子统计与固体物理就是为凝聚态物理准备的, 而量子场论与粒子物理简介则是为粒子物理准备的, 量子信息就又是另外一个物理分支了. 正因为有着明确的方向性, 所以并不是所有的学校都有能力开设所有的课程, 一般是要学院内正好有教授做这个方向才能开.
进入研究生阶段后, 我们需要选好各自的研究方向, 这时根据不同的研究方向我们会在研究生阶段的第一年重修第三层的部分课程[17], 所以我觉得如果你很看重效率的话应该在大二下大三上就决定好自己的方向. 不过修一些与将来研究方向无关的课程也未尝就不是一件好事.
这一部分暂且就到这里吧, 方向的选择在学到四大力学时会再更深入地谈谈.
2.2. 本科仔心态:
大学生是吧? 从小学一年级开始就有人告诉你考了大学就轻松了对吧? 其实也没说错, 然后你也确实是大学生了, 这的确值得你新鲜一阵儿、高兴一阵儿. 好了开心完了, 那现在大家会开始思考什么问题呢? Well, 我想说的是:
卷是吧? 大一新生都会这样盲目地开始嗯卷, 希望你不要为此感到焦虑, 因为你和他们不一样. 实际上大多数本科生都并不是因为喜欢某个专业才选择了某个专业的, 他们, 就只是, 选了, 而已. 那他们为啥要卷? 因为他们看到其他人在卷. 那为啥会呈现出卷的趋势? 这是因为中小学的非人道畸形应试超特快列车才刚刚创进高等院校有点儿难刹车···
所以你不用担心, 相当一部分人到第二年都会从卷人光速升级成废人. 甚至是当时高数学得最认真的那个同学, 现在也很可能就是寝室躺到下午, 就把能翘的课全都翘了. 只要等他们发现自己其实根本没必要卷以后就不会再卷了, 接下来他们的精力主要都会用在防止自己被劝退上面.
而你和他们不一样, 你事一个一个狂気の冈部伦太郎啊!
我告儿您, 姆们本科儿的爷儿就日爷儿, 每天除了玩儿就是学, 没别哒! 哎! 讲究的揍一字儿: 安逸! 啥社团、学生组织玩儿的, 劝您甭搭理. 咱说是来学物理的, 但请务必得记住咯:
- (1). 休息从来就不是一种奖励, 休息是你应得的, 什么电动、电影动画片, 嗯造就是了.
- (2). 认真学习的前提是舒适的生活, 要学会在生活中尽可能地成全自己.
- (3). 别拿自虐当锻炼, 任何与学好物理这一目标无关且无趣的麻烦事都请极力避开.
为自己创造一个舒适的学习环境、提供足够的放松娱乐, 在这个基础上只需办到上课认真听, 作业认真写, 就够了. 千万不要给自己找额外的习题, 实在学有余力的话可以提前自学后面的科目.
因为往后学永远能给你带来更文明的观点, 往后学的过程中思维成长的速度是越来越快的, 你卡在前面刷一千道低级题, 不如在后面多学一门高级课来的合算, 或许你学完后续课程后面对那一千题还是不熟练, 但你一定能看透那些题目的本质, 从而理解到这样一个基本事实: 咱根本没必要耗费精力去搞它们.
最后就是, 所有的信息都应该由自己主动去获取, 从本科开始, 信息差将在生活的方方面面都有概率起到决定性的作用, 而本科往后就没人会像高中那样给你喂饭了:
https://www.zhihu.com/question/356232812/answer/8996720672.3. 保研与出国:
无论保研还是出国都应该大一就设想好. 出国那块儿我其实也不是特别了解, 只能说要准备的话就得趁早, 要不然拖到后面你就只能保研了.
至于考研, 除非你是转专业到物理系丢失了保研资格, 否则就是能保研绝不考研. 考研等于是又梦回了中学魔怔局, 白白地浪费大好的青春去过度学习过于低级的课程. 不要觉得这些问题离你很远, 保研是大三的事, 那你至少得大二之前就开始了解信息了.
在物理系直博是比较常规的操作, 不用太在意网上对直博的妖魔化, 直博在工科确实可能会面临很多问题, 比如导师开公司卡你毕业就是想压榨你给他当廉价打工仔的这种情况, 在理论物理这块儿是绝不可能发生的, 纯理科的导师巴不得你赶紧毕业走人, 留你也妹啥用. 唯一的风险可能就是碰到个离谱人导师, 要跟着他离谱几年, 但就算这样也就是难受几年[18], 一般不会出现卡毕业的情况. 不过你总可以通过目标院校的学生了解目标导师的为人, 一般而言这种特别离谱的导师都是臭名远扬的, 所以但凡你打听过都不至于碰上.
如果决定保研呢, 大一的你唯一该注意的就是下面几件事:
- (1). 向辅导员询问保研的规则, 这个有具体的文件, 虽然每年都有微调但总是有参考价值的.
- (2). 联系往届获得保研资格的学长, 多交流, 别弄到联系方式就装哑巴.
- (3). 保证每门课都拿满绩点, 一般而言 85 分以上就可以拿满, 这并不需要过分的练习.
- (4). 本科每年有评奖评优, 这需要竞赛分、班委加分等, 评优结果本身也可以作保研材料.
- (5). 班长和团支书纯粹是苦力, 学习委员会获得更多与教授交流的机会而工作量又少很多.
- (6). 数学物理竞赛可以考虑参加[19], 拿几个破奖搞不好接下来四年能反复用在各个地方.
如果你的学校没有保研资格, 那确实就没啥好值得注意的了, 考研也不是大一准备起的.
如果你们专业只有一两个保研资格, 那你很可能是双非院校, 那么 top 的学校很可能就需要你专业课成绩排在第一才给你入营资格. 这个营指的是夏令营, 即拿保研 offer 的面试活动, 于大三暑假举办. 保研需要同时获得目标学校给的 offer 与本科学校给的保研资格, 不过也不用太担心, 双非学校一般而言是不会有人跟你抢专业第一的.
没有保研资格的学生拿了 offer 会发生什么? 一般会免复试.
如果你们专业有一堆保研资格, 那你估计是 985 高校学生了. 这种情况呢, 其实就没啥好卷的了, 一般位列前茅的同学都会选择出国, 所以保研名额实际上都是剩下来的了. 只要别排到专业中后就问题不大, 不过要真给你排到了··· 你也就没必要继续学物理了吧? 所以总的来看还是没啥好担心的. 不过疫情期间的局势可能就有点儿不好说, 希望疫情别持续太多年吧[20].
没必要再继续深入了, 等推到大三那几篇会再细讲整个保研流程该注意的问题与相应的技巧.
2.4. 本科科研:
https://www.zhihu.com/question/455692528/answer/2525403725## つづく
参考
- ^就像选择科研也就只是一个行业选择罢了.
- ^当然还有那些科普纪录片专业的魔怔人.
- ^当然前提是你不用参加期末考试···
- ^以至于在不少高校中相关学院直接改名为物理与电子信息技术学院了.
- ^不少双一流院校都这么干过.
- ^当然还有计算··· 呃, 这里暂不谈这么细.
- ^因为这个时候你对物理学还一无所知, 即使别人给你都介绍一遍你也听不懂这些方向是干嘛的.
- ^如果你脑子想的是什么找到这个世界的真相, 破解宇宙终极奥秘之类的··· 嗯, 是这个没错.
- ^凤凰院 凶真
- ^或者在有些学校会用原子核物理代替, 其实都一样, 都没啥用.
- ^我知道你在想啥, 其实这个就真的只是本科课程罢了, 虽然听起来很科幻, 但估计你大二就可以开始学了.
- ^真用不上··· 你别看什么量子力学好像总跟概率相关, 后期还有个什么统计物理, 我可以明说你只要懂高中那点儿最粗俗浅显的概率的概念就够了, 撑死就是再了解一下啥是概率密度.
- ^如果开了这些, 你的学院就属于是比较离谱的那种了.
- ^可不敢乱写出来.
- ^虚假的物理学.
- ^你以为这是真正的物理学, 但实际上真正的物理学比这可酷多了.
- ^但我相信高等量子力学应该是所有方向都必修的.
- ^指导烂、工资低还脾气差等.
- ^过于耗费精力的数学建模就不那么推荐, 完全与物理无关的电子或计算机类竞赛就完全不推荐, 但也不阻止.
- ^2022.04.15: 笑了.