2022年到了，又到了羅咕咕好久的第二期了^_^
正如之前在翻譯時所宣布的，本專欄的計劃是連貫完整地講解物理系的“四大力學(xué)”——即本科專業(yè)的理論物理核心課程：理論力學(xué)、電動力學(xué)、力學(xué)、量子力學(xué)、熱力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)。
這個想法大致有以下幾個目的：
然而，由于：
因此初中物理科學(xué)之旅，真誠希望讀者批評指正。 ^_^
那么理論物理到底是什么？ 以下是我對另一個問題的回答的摘錄：
首先要解決的問題是“什么是理論物理？” 不要把它想得太高端，認(rèn)為只有基本粒子和弦論才是理論物理。 自然科學(xué)研究的“三駕馬車”是理論、計算、實驗。 也就是說，如果你不做實驗，不做模擬，那么你做的就是“理論物理”——嗯，就這么簡單，我不是聽說只有智商高的人才敢接觸理論物理嗎？ 有多少學(xué)理論物理的人只是因為動手能力不太好實在不想做實驗而被迫退出理論物理（光譜儀PTSD患者來了）=_ =||| 理論物理學(xué)習(xí)者的日常生活自然就是閱讀文獻(xiàn)、推導(dǎo)方程、建立模型、進(jìn)行近似。 當(dāng)然，隨著時代的發(fā)展，很多理論領(lǐng)域也迫切需要計算模擬來輔助研究，因此同樣可能需要更多的時間來編寫代碼和調(diào)試。 所以，只是，每個人都差不多。
當(dāng)然，如果只是想了解理論物理，并不是真的想做前沿科學(xué)研究，本科階段的“理論物理”本質(zhì)上集中在四門課程上，這就是著名的“四大力學(xué)”——理論力學(xué)、電動力學(xué)、量子力學(xué)、熱力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)。 有時還會添加固體物理、廣義相對論或您想要深入研究的其他特定領(lǐng)域的課程。 我相信所有非物理專業(yè)的理工科學(xué)生都學(xué)過所謂的“大學(xué)物理”或“普通物理”——力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理。 那么，“理論物理”（“四大力學(xué)”）和“普通物理”有什么區(qū)別呢？ 難道說理論力學(xué)只是力學(xué)的加強版，而電動力學(xué)只是電磁學(xué)的進(jìn)步……？ 當(dāng)然不是。 如果沒有意識到“理論物理”與“普通物理”的本質(zhì)區(qū)別，只是用學(xué)“普通物理”的思維來學(xué)習(xí)“理論物理”，很容易感到不適應(yīng)，學(xué)習(xí)效果也會大打折扣。貧窮的。 將會大大減少。
我們先回顧一下“普通物理”是如何學(xué)習(xí)的——從生活中的現(xiàn)象和實驗出發(fā)，一一總結(jié)物理定律。 這種思維方式叫做“歸納法”，非常符合人類認(rèn)識世界的直覺，也和我初中、高中開始學(xué)習(xí)物理時形成的思維方式是一樣的。
但《理論物理》/《四大力學(xué)》卻恰恰相反——先給你一個現(xiàn)成的理論（比如麥克斯韋方程組、薛定諤方程……），然后你就得用現(xiàn)成的理論去運用各種使其變形的數(shù)學(xué)技術(shù)。 得出不同的結(jié)論來預(yù)測自然界會發(fā)生什么現(xiàn)象。 至于驗證，就交給模擬和實驗吧。 這種想法……你也看到了，這顯然是反直覺的、不合常規(guī)的。 我們稱之為“演繹”。 有人說理論物理很難學(xué)，也很難理解。 其實一個很大的門檻就是這個思維的轉(zhuǎn)變。
“歸納”和“演繹”之間沒有區(qū)別。 在具體的科研實踐中，這兩種思維方式是相輔相成的。 如果進(jìn)入真正理論物理的科學(xué)研究，有的領(lǐng)域可能更多依靠演繹，有的領(lǐng)域可能更多依靠歸納，有的領(lǐng)域可能更多依靠形而上學(xué)??……這就是為什么我認(rèn)為“四大力學(xué)”并不比“普通物理”高一級，兩者其實應(yīng)該是同一水平的，學(xué)習(xí)“四力學(xué)”并不能涵蓋“普通物理”，不信你可以拿出你的電動力學(xué)書并將其與電磁學(xué)書進(jìn)行比較。也許電動力學(xué)會更深入地研究某些主題，但電磁學(xué)通常涵蓋更廣泛的主題。
至于“四大機械師”在做什么……我無法用一兩句話解釋清楚，所以我就拿出了我之前做的PPT放在這里。 請記住主線“從簡單到復(fù)雜，從低級到高級”，或者更具體地說“從低速到高速，從宏觀到微觀，從單體到多體”。 PS：關(guān)于四大力學(xué)的名稱，我其實更喜歡張其仁先生的分類：經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典場論（電動力學(xué)+廣義相對論）、量子物理、統(tǒng)計物理。
我曾經(jīng)為科普講座制作的PPT之一。 文中所有文字描述均為個人觀點。 歡迎討論。
這是當(dāng)時制作的另一張PPT。 以浙江大學(xué)為例，簡單介紹了物理系需要學(xué)習(xí)的課程。
閱讀前請注意：
需要注意的是，數(shù)學(xué)固然重要，但絕對不是最重要的。 真正描述我們本質(zhì)的是物理的概念和圖畫，而數(shù)學(xué)只是一個工具~所以我其實不太同意有些受訪者所說的“先學(xué)數(shù)學(xué)初中物理科學(xué)之旅，然后再回到物理”。 無論如何，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)是沒有止境的。 如果你只是一頭扎進(jìn)數(shù)學(xué)而不知道為什么要學(xué)它，你就會失去對物理的興趣。 為什么不同時開始呢？ 只要題主具備普通工科學(xué)生所需的微積分、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、常微分方程等概念知識，并對復(fù)變函數(shù)、偏微分方程有一個大概的印象（有一點印象就好），這就足夠了。 可以開始學(xué)習(xí)物理的旅程了~有了一定的物理背景作為基礎(chǔ)，當(dāng)你在數(shù)學(xué)上遇到困難時，你自然會想到回去補充數(shù)學(xué)物理方法，群論，微分幾何，張量分析甚至其他奇怪的方法事物。 的內(nèi)容。 你體內(nèi)的每一個原子都來自一顆爆炸的恒星。 你左手上的原子可能與右手上的原子來自不同的恒星。 這確實是我所知道的關(guān)于物理學(xué)的最富有詩意的事情：關(guān)于你的一切都是星塵。 所以忘記耶穌吧，星星死了，所以你今天才能在這里。
——美國物理學(xué)家克勞斯《原子的時空之旅》
最后還是引用目前在哈佛的@Chen學(xué)長的話——
學(xué)完物理，我腦子里自然會有一套物理思維。 在這樣的思維下，我看到的世界極其浪漫，一切都是那么自然、踏實。 你的精神可以走出孱弱的人體，與遠(yuǎn)方的山河湖海、日月星辰產(chǎn)生共鳴。
學(xué)習(xí)物理將幫助你更加熱愛這個世界，了解無盡的距離和無限的人——天地與我共存，萬物與我合一。
那么，2022年的第一天，我們就開始我們的旅程吧~^_^
（祝所有看到這里的朋友新年快樂，萬事如意。）
（原本計劃12月26日發(fā)布= =但因為當(dāng)時知乎上無法評論，所以決定現(xiàn)在發(fā)布x）
詳細(xì)目錄、參考書、名稱翻譯清單：
（下面只更新概要目錄和鏈接，詳細(xì)目錄放在這篇專題文章里。另外，還會列出一些參考書和資料以及名字翻譯列表，相當(dāng)于是用來宣傳書籍的~）
目錄和鏈接：
……（待續(xù)）
也感謝@創(chuàng)作了這個系列的第一個額外章節(jié)~