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小溪：最近我們分享了一些數(shù)學策略，很受大家歡迎。
與此同時，我注意到后臺有很多消息。 我很擔心孩子的數(shù)學學習，但他對物理還是很頭疼。 能請個好老師來講物理啟蒙和學習嗎？
今天，我們特地請來了一位物理學“大佬”來解答這個話題。 他就是趙智深博士，畢業(yè)于北京大學物理系，博士。 密歇根大學物理學博士，谷歌人工智能工程師。
因為喜歡物理，趙博士一直致力于普及物理科普。 人民郵報還出版了他為少兒寫的新書《什么是物理》。
趙志深博士
趙博士對物理學科有著非常深刻和透徹的理解。 在這次采訪中，他不僅分享了自己學習物理的一些實踐經(jīng)驗，還深入淺出地講解了學習物理的底層邏輯，信息量十足。
當被問到為什么選擇物理學時，趙博士回答說：
物理學是研究宇宙萬物規(guī)律的學科。 它將復雜的事物提煉成公式、規(guī)律，意味著一切都是統(tǒng)一的。 我覺得這樣的事情簡直是太神奇了、太美妙了、太令人興奮了。
之前馬斯克被問到的時候，他也建議學習物理學，因為物理學培養(yǎng)人的思維，鍛煉人通過現(xiàn)象洞察事物本質(zhì)的能力。
相信讀完這篇文章，對于我們了解物理這門學科以及如何教育孩子讓他們在初高中學習物理會有很大的啟發(fā)。
接下來，我們來看看趙博士的“白話”（拉至文末觀看本次直播采訪完整回放）。
趙志深博士
1
你物理學得這么好
小學做對了什么
趙智沉：我想先從自身經(jīng)歷給大家講講我小時候物理啟蒙的故事。
我覺得我小時候喜歡動手做東西，喜歡親手去觸摸、去玩自然界中的物體，這些產(chǎn)生一種對世界直觀的感受，對于我后來培養(yǎng)物理感覺也好，物理直覺也好，對于理論的一種直觀認識也好，是非常重要的一個習慣。這也是我在小學階段，開始進入物理學的一個前兆。
滿足對自然界的好奇心
我們小學沒有物理課。 當時有一門課叫自然，有點像物理學或者自然科學的前身。 課程介紹了一些自然現(xiàn)象，并沒有教授很多非常抽象的理論。 這有點像教科書版本。 《十萬個為什么》。
另外，韓啟德老師主編的《十萬個為什么》也是我小時候非常喜歡的一套科普讀物。 無論我走到哪里，我基本上都會帶著兩本書。 可以說書上的很多題我基本上都可以來回背誦。 作為一個從小就喜歡問“為什么”的人，我大部分的答案都是從書本上得到的。
自然課和這些科普書籍滿足了我對自然世界的巨大好奇心。
韓啟德老師的《十萬個為什么》
喜歡動手實踐
另一方面，我是一個非常喜歡用手做東西的人。 我們小學的時候有一門課叫手工課，我們會發(fā)一些手工課件。 比如我用紙板做一些小模型，用針線做一些小玩具等等，我非常喜歡做這些東西。 有時不夠的時候，我會和其他孩子交換零食，讓他們把不喜歡的給我，我會一遍又一遍地做。 我認為實踐這一點非常重要。
在我看來，科學教育的誤區(qū)之一就是過于依賴課本而沒有太多實踐。 就像物理科學，包括一些自然科學一樣，它高度依賴于實踐。
趙智深老師還是喜歡手工制作模型。 這是他最近制作的模型之一。
在我看來，物理學，或者更廣泛意義上的科學，是一門非常需要實踐的學科。 現(xiàn)在有很多這類玩具是科普物品，或者是一些偏向物理實驗的玩具，對孩子來說是一個很好的啟蒙。
物理對于孩子來說是一門容易上手的科目
我認為物理學是自然科學中最基本的科學。 從它的歷史發(fā)展到今天應用的主流技術(shù)，很大程度上依賴于我們對日常現(xiàn)象的歸納和解釋。
因此，在小學階段，物理是一門非常容易進入的科目，甚至比數(shù)學還要容易。 因為數(shù)學是一門純粹抽象的學科，而物理學則涉及自然。
孩子生來就對世界充滿好奇。 他們可能喜歡在水中玩耍、爬樹或玩土。 這些都是對自然最個人、最直觀的感受。 物理幫助大家進一步探索這些自然背后的規(guī)律，探索這個世界運行背后的邏輯，所以與自然和世界的親密聯(lián)系是學習物理和科學非常重要的前提。
相比之下初中物理估算，在我看來，完全依靠書本、完全將自己與自然隔絕、完全將自己限制在辦公桌前，并不是一種非常有效的學習方法。 通過這種抽象的公式來認識世界，其實是一種非常無效、相對無效的方式。
所以，在童年階段，大家不要太擔心以后如何學好物理。 在我看來，更重要的是培養(yǎng)孩子與自然世界的互動，養(yǎng)成直觀接觸的習慣和興趣。 這是更重要的。
如果你不知道如何引導孩子，我覺得你可以去一些特定的環(huán)境，比如科學博物館、自然博物館。
這里有很多適合兒童的互動設備和裝置，孩子們可以在這里動手、玩耍、操作一些設備，從而產(chǎn)生直觀的興趣。 在這些特定的場景下，大人可以更有意識地引導他們，比如：“你為什么看到球這樣移動？這個斜坡會發(fā)生什么？這個杠桿怎么樣？這個滑輪？這個電磁鐵？” ETC。
圖為上?？萍拣^能源穿梭機
很多博物館還會將場景模擬成現(xiàn)實世界中的場景，讓孩子們自然地融入到現(xiàn)實生活中觀察到的現(xiàn)象中。 這將是一個更好的切入點。
小時候，我是一個喜歡參觀博物館和玩玩具的孩子。 我的父母會盡力滿足我動手工作的需要。 比如他們會買一些模型給我做，我有時也會自己設計一些簡單的紙模型。 ，制造一些汽車，小型機械之類的。
他們沒有限制我在這些方面的興趣，也沒有說“好了，別玩了，該做題了，該看書了……”我想也許競爭沒有那么激烈吧就像現(xiàn)在一樣，或者作業(yè)沒有現(xiàn)在那么緊張。 這么多，所以自由玩的時間也會相對多一些。
其實對于孩子來說，釋放他的天性就足夠了，而不是阻礙他的天性。 當發(fā)現(xiàn)孩子在某方面表現(xiàn)出特長時，要鼓勵他、引導他。
我覺得很多時候父母引導了成年人認為更好的發(fā)展方向，實際上可能會扼殺孩子的一些天生的興趣和愛好。
2
你物理學得這么好
中學做對了什么
趙智深：我認為學好物理有兩個主要過程，第一是歸納，第二是演繹。 在詳細解釋之前，我想先帶大家了解一下物理這門學科的特點，以便大家更好地理解其中的原因。
物理學是典型的第一原理學科
什么是第一原則學科？
這個學科背后有一個簡單、精確、統(tǒng)一的理論，它支撐著整個理論體系，而且具有普遍性。 這套理論可以解釋幾乎所有的現(xiàn)象。
例如，在經(jīng)典物理時代，牛頓第二定律、牛頓第三定律、天體運動定律、電磁理論都是一套統(tǒng)一的邏輯和公式。
當你認識到這個世界是有一個原理支撐的時候，你就會有非常高的確定性，知道只要掌握了這個原理，就可以從理論上解釋世界上的一切現(xiàn)象。
在物理的學習中，只要我掌握了這個公式，那么所有這個話題和自然現(xiàn)象都可以推導和解釋。
物理理論的一些分支
很多人感覺學習物理公式很多，很難掌握和記憶。 但在我看來，與物理學的其他學科相比，真正需要記住的東西很少。 除了最基本最核心的定理和公式之外，其他的都可以推導出來，不需要死記硬背。 后退。
當你掌握了這個推導過程之后，你就會知道這個理論背后是一個統(tǒng)一的邏輯、統(tǒng)一的體系，而不是知識點的集合。 這個時候你就會對這個理論有一個宏觀的把握。 就像一棵樹，如果掌握了樹的根，它的所有枝葉都能自然生長，都可以從根嚴格推演出來。 一定是這樣的，不可能是別的。
因此，在我看來，學習物理最重要的方法就是很好地理解核心原理。
學習物理的第一個過程：歸納
學習物理有兩個過程，這兩個過程可能看起來是相反的過程。
第一個過程是歸納。 他們把大量看似不相關(guān)的現(xiàn)象歸結(jié)為同一個理論，這也是一個從現(xiàn)象到理論的過程。 也就是前面提到的，多接觸大自然，感受自然現(xiàn)象，通過收集大量的例子來理解這個理論。
第二個過程是演繹。 一旦你知道了這個核心理論，如何演化和演繹不同的現(xiàn)象并解決問題。
例如，簡單機械中最基本的機械之一就是斜面。 日常生活中，我們背著沉重的行李一件一件地上樓梯是一件非常困難的事情。 如果有一個斜度來拖，那是一個非常省力的過程，所以斜度就是一個省力的過程。
斜坡測試
大家所熟悉的瓶蓋螺紋設計，其實和斜角有關(guān)。 瓶蓋螺紋為什么要這樣設計？ 你可以想象，如果我把瓶蓋上的螺紋展開成一條直線，它實際上會是一個斜面，對嗎？
所以這個螺紋的設計是為了讓我們能夠相對輕松地擰緊或打開瓶蓋。 換句話說，扭轉(zhuǎn)瓶蓋的過程與將重物推上斜坡的過程相同，包括螺絲背后的原理。
當你發(fā)現(xiàn)臺階上的斜角、瓶蓋上的螺紋都是機械原理時，你就可以總結(jié)出這樣一個抽象的機械模型。
讓我再舉一個例子。 大家都知道水滴的形狀是球形的，我們?nèi)粘Ｉ钪械囊桌抟彩菆A形的。 為什么是這樣？
這背后其實有一個統(tǒng)一的原則。 與水滴一樣，由于它們具有表面張力，因此它們保持相同的體積以最小化表面積； 圓形罐可以在鋁材有限的情況下獲得可口可樂的最大容積。 它是最節(jié)省材料的方法，因此兩者顯得是兩種不同的東西，一個是人造物體，另一個是自然物體。 但其背后的原理是相同的。
水的表面張力
對于物理學來說，從這些看似無關(guān)的現(xiàn)象中總結(jié)出同一個模型是非常重要的一步。 一旦掌握了這個理論，你就可以立即將這個原理應用到其他現(xiàn)象中。 它成為從有限現(xiàn)象到無限現(xiàn)象的擴展過程。
學習物理的第二個過程：演繹
許多人認為高中物理是一個分水嶺時刻。 為什么很多人初中物理看上去還可以，但高中物理突然就不好了呢？
這是因為初中物理仍然是一個歸納過程，而高中物理卻變成了一個演繹過程。
高中物理，你知道原理是什么，解決一些問題需要從原理出發(fā)； 另一方面，在初中物理中，你知道這些現(xiàn)象存在，并且需要解釋其背后的原理是什么。 所以這是一個思想上的重大轉(zhuǎn)變，這也是為什么很多人對高中物理不適應的原因，因為他們不能很好地接受這種思想上的轉(zhuǎn)變。
在高中，你必須知道核心原理是什么以及如何利用它們來推導出這些不同的現(xiàn)象。 我希望大家在學習高中物理的時候，應該有能力自己推導每一個公式，而不是僅僅死記硬背。
一些高中物理公式
因為一模一樣的公式和場景不會出現(xiàn)在考試中，但是一旦你掌握了從第一原理、牛頓第二定律、萬有引力定律推演過程的能力，你一定能舉一反三物理資源網(wǎng)，舉一反三。
因此，我們在學習的時候，一定要從第一原理開始，進行一步一步的拓展和計算，這樣才能解決高中的問題，而不是僅僅依靠一些公式和捷徑來完成學習。
這個過程一開始可能會很困難，但孩子們的回報將是巨大的。
3
你物理學得這么好
對現(xiàn)在工作有什么幫助
首先，我想大家應該有這樣的意識和觀念，今天已經(jīng)不再是大學里選專業(yè)的時代，而是一輩子從事這個專業(yè)的時代。
我不是計算機科學專業(yè)的學生。 我身邊的同事都是計算機出身的，也有一些和我一樣是自然科學出身的。 這些并不妨礙我們成為一名優(yōu)秀的軟件工程師或者優(yōu)秀的開發(fā)人員。 這是因為物理教給我的建模仍然可以應用到金融和計算機行業(yè)。
物理、培養(yǎng)建模能力
物理學對我的工作有什么好處？ 我覺得物理學習培養(yǎng)的不只是具體的理論，而是建模的能力。
在具體的物理專業(yè)中，培養(yǎng)對自然世界進行建模的能力，如何使用萬有引力公式，如何使用一些簡單的原理，以及使用方程組對整個復雜世界進行統(tǒng)一建模。 。
同樣，我畢業(yè)后進入金融行業(yè)工作時，關(guān)注的重點是如何對整個復雜的金融產(chǎn)品和市場進行建模，對背后的金融產(chǎn)品進行定價，包括估計風險等。這種建模能力是高度相關(guān)的。從思維上來說，甚至在更細致的領(lǐng)域，比如大量金融衍生品的建模，其背后的建模原理與物理學的建模原理非常相似。
我們用來預測股票價格趨勢的一些模型與我們用來研究物理學中的熱力學和流體運動的模型背后的公式相同。 換句話說，我們研究股票的方式與研究熱力學和流體力學的方式相同。 價格。
這看起來似乎是一件很奇怪的事情，但是一旦你掌握了它們的原理，你就會發(fā)現(xiàn)它們背后其實是同一個模型。
流體動力學模型
在計算機領(lǐng)域也是如此。 如果你對人工智能感興趣，了解深度學習等一些理論，你就會深刻地明白，其背后使用的大量模型、結(jié)構(gòu)和技術(shù)都有物理學的影子。
從宏觀上看，面對復雜問題時，在物理學中是對自然建模的能力，在金融工程中是對金融市場建模的能力，在人工智能領(lǐng)域是構(gòu)建數(shù)據(jù)世界的能力。 模型能力。 他們面對的是不同的世界，但是建模能力背后的思維方法都是一樣的，甚至模型本身也是高度集成的。
因此，很多人會問我，大學應該讀什么專業(yè)？ 我的建議是，如果你沒有自己喜歡的具體專業(yè)，那么學習基礎(chǔ)學科絕對不會讓你失望，因為它背后培養(yǎng)的是一種通用能力，而不僅僅是某一領(lǐng)域的知識。
我相信每個人在職業(yè)發(fā)展中幾乎肯定會經(jīng)歷職業(yè)轉(zhuǎn)變，所以這種通用能力非常重要。 如果什么都學，具體的知識都學，風險極大，而且會被時代改變。 淘汰了。
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最后推薦一下趙醫(yī)生的
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趙博士在采訪中多次提到，讓孩子了解核心物理原理是多么重要。 他的課程“兒童經(jīng)典物理——復雜宇宙的簡單原理”就是為了這個目的。
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書的內(nèi)容比課程的內(nèi)容更深入、更難。 可以報??名課程后一起看書，也可以單獨看書。
李永樂老師對這套書的總結(jié)非常清晰：
這是一套非常有啟發(fā)性的物理科普書籍，就像一本有趣的指南，帶領(lǐng)你走進物理世界的大門，慢慢愛上物理。 本書涵蓋了物理學中的諸多概念，從聲、光、力、電等基本概念，到時空概念和宇宙奧秘，一步步講解物理學的奧秘。
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