引言
新學期開始了!對于初三朋友來說,這是決定命運的一個學期,好多考生心里都早已有了報名目標。而且,對于更多的學生來說,將來上哪所學院,學哪些專業,還是一片慌亂。為了幫助小學生選擇理想的學院,找到最適宜自己的專業,從本學期起,國交大官方陌陌公眾號將相繼介紹一些理工科專業,請父母和考生們留心。
本期吳孩子和張軒軒給你們談談“理論化學專業”的這些事兒~
從1988年低溫超導材料盛行到2008年鐵基超導體炸鍋,從2006年提出拓撲絕緣體到2015年發覺外爾費米子理論物理專業課,從十九世紀六十年代提出標準模型到2012年找到希格斯粒子,從1916年廣義相對論誕生到2016年全民刷屏引力波,數學學領域的理論和實驗進展如海浪般洶涌而至。其中不乏優秀華人科學家的貢獻。
可以看得到,隨著我國國民實力的提高,社會經濟的發展理論物理專業課,科學技術的進步,造原子彈不如賣紅茶蛋的時代一去不復返,從事科學研究職業的價值與社會地位已今非昔比,科學家作為才能影響未來的潛力股,在現今社會越來越占有舉足輕重的地位。在這兒,咱就初步介紹一下數學學中最具獨到魅力的分支——理論化學學。
理論化學學是個啥?
理論化學學,業內人士不乏自大地把它叫做“離上帝近來的職業”,這話說下來會讓法師不高興,然而誰怕誰呀?
理論化學學的主要工作是解決小到基本粒子,大到宇宙空間的幾乎所有數學問題,終極目標就是弄明白上帝是怎樣構造這個世界的——敢窺視上帝的心思,估計也只有化學學家有這個膽量。
理論化學這個專業匯集了世界上最聰明的人。你曉得毛發亂糟糟的愛因斯坦嗎?他是一個理論化學學家。
你曉得哪個坐在輪椅上的歪著屁股常常發表奇談怪論的霍金嗎?他也是一個理論化學學家。
你曉得日劇《生活大爆燃》里呆萌神經的謝耳朵嗎?他還是一個理論化學學家。
學理論化學須要上哪些課程?
理論化學門檻很高,一定要去正規的學院從專科一路讀到博士結業,才算入門。
專科首先學習普通化學課程,學會用微積分和線性代數的方式處理數學問題,算作從小學到學院的過度。
隨后開始學習最重要的雙門基礎課:理論熱學、電動熱學、量子熱學、統計熱學,簡稱為“四大熱學”。這“四大熱學”與“四大天王”、“四大名捕”一樣,飽含了魅力與殺傷力。
理論熱學,簡單地說,就是構建熱學的公理體系,不再揪著牛頓三大定理不放,而是從伽利略相對性原理和最小作藥量原理出發,借助一個叫“拉格朗日量”的東西把所有熱學問題都解決了。更有甚者,全書不須要畫一張圖,聽上去是不是很剌激?
電動熱學,不是拿來修電動機的。它是一門高屋建瓴的理論課程,主要內容是通過構建麥克斯韋多項式組來估算電磁學遇見的問題,解釋電和磁的現象——當然,學完這門課程后你會發覺,原來電動力學天生就隱含了狹義相對論,其間的理論推演既自然又和諧。
量子熱學,可以稱得上是二十世紀最有用的學問。我們能有筆記本,能有光纖,能有液晶電視,能有智能手機,全都是由于有了量子熱學。這門學科的誕生是由于牛頓熱學未能解釋原子尺度的化學現象,所以化學學家謀反,構造出薛定諤多項式,并用新的物理方式作出了一套新的數學理論。就是這個feel,倍兒爽。
統計數學,由于與熱力學關系密切,所以內容合在一起:熱力學與統計數學,簡稱“熱統”。這門課教會你怎么把粒子的動能和勢能這種微觀化學量與整個系統的熵、溫度、壓強等宏觀化學量聯系上去,并用微觀統計的角度來詮釋例如熱力學定理這樣的宏觀概念。
學完四大熱學這種基礎課,還未能跟得上前沿的進展,在研究生階段還要繼續學習群論、量子場論、量子規范場論、量子統計、固體理論等更進階的研究生課程。因為這種課程比較難,筆者也沒學懂,就不詳盡介紹了。
也正由于理論化學學的知識博大精深,我們也要以此機會告訴公眾:一個人沒有接受過正規數學學教育的話,是不可能作出推翻現有理論的偉大工作的。這就好比一個人連投球、傳球、帶球過人這種基本功都沒練過的話,是不可能在網球場上踢贏梅西C羅,把世界杯奪得家的。
從研究生階段開始,理論化學學出現不同的方向:研究超導、光學、磁學等屬于匯聚態化學方向;研究廣義相對論、黑洞、宇宙等屬于天體化學方向;研究夸克、中微子等屬于粒子化學方向;研究超弦、膜理論等屬于人煙少見的方向;研究易傳五行八卦上帝耶穌與量子熱學相對論之間關系的屬于精神病方向。
全省理論化學專業哪家強?
俺們不能招惹人,只能說好多學院的理論化學專業都蠻不錯。但筆者強烈推薦的中學有中國科大學學院、清華學院、北京學院、中國科技學院、南京學院、北京師范學院、中山學院。這種中學的理論化學專業各有校長,又都非常注重教學和化學學人才的培養。
有理想的年青人若果選擇報名這幾家,相信我,沒錯的。