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大學四年時間,物理學能學到什麽水平?

2021-11-03科學

我建議同學把學習的視野放寬一點。學習未必是苦行僧式的,豐富的大學生活,勞逸結合的方式或許更有效。這裏就從對學習的效果來說吧。

學習並不是一個孤獨的旅程。自己學習過程中,經常遇到困難,在交流討論中自然就解決了。找一些誌同道合的夥伴一起,往往事半功倍。孤軍奮戰如愛因史坦,他青年時期,「奧林匹亞科學院」的討論也對他的思想發展起到了重要影響。另外,大學物理學不光是「學」出來的,到了大學高年級,科研和套用,比課本學習更重要。

我建議先把高考考好,特別是不要偏科,上個好大學,未來就更容易找到一些同學一起努力學習。

覺得同學有很強自我驅動力。雖然大學比較「沒人管」,也是很多同學經常出現問題的地方,相信你自我管理,努力學習能做得很好。在這個基礎上還是要多和同學交流,向同學請教,也可以把自己的知識教給同學(這也讓自己理解更好)。

大一大二的時候,多向一些學習好的師兄學習。他們的經驗,包括具體課程經驗、選哪個老師的課、未來研究方向、學校的強項、如何發展等等,都很寶貴。

物理系學了四大力學之後(包括比較有效的自學),可以找導師,根據你的愛好接觸科研或實習。一般比較好的學生,大二下學期或大三就可以考慮開始這個階段。一方面導師的指導很重要,科研成果很重要;另一方面,做了些科研,你會覺得以前很多東西,覺得會了,其實沒學會,對學習也會有更深刻的認識。

另外,需要考慮大學之後,未來的去向,比如是否讀研,在國內還是出國讀研等等。這些都是需要針對自己強項、愛好、領域的國內和國際狀況等綜合做決定的,以及未來讀研,選擇、聯系導師。這些都不是自己一個人看書能解決的問題。在一個積極向上的團體中一起進步,能少走彎路,發展更快。

為同學的最後一段話點贊。這裏我也談談作為物理研究人員,如何為國家做貢獻。這裏寫幾句,因看這篇回答,有感而發:

樓上講的,

真要做 xxx 的話,最好抱著「為了自己熱愛的事物而活著」的心態,而不是什麽「為祖國做貢獻」。xxx 有相當多的研究方向和「為祖國做貢獻」沒什麽卵關系,真的都是一幫大佬拿著經費自娛自樂。你可以指望這些自娛自樂會增加未來百年科技大爆發的機率,但這不影響這些活動的本質。

這裏我把物理換成 xxx,是因為 @melonsyk ,您說的和物理有什麽卵關系麽?不說適用於任何專業,說適用於多數專業沒問題吧?所以這句話除了宣揚為你自己的興趣活著,為你自己活著,還有什麽內涵?你自己為自己活著,是你的自由。但是用這種夾帶私貨的方式給別人為國做貢獻的熱情潑冷水,我看不下去。皮之不存,毛將焉附?國之不存,身將焉托?

不否認,科研經費如何更有效利用,無論國內還是世界上,都是個難題。但是,為你「自己熱愛的事物而活著」,和抱著為祖國做貢獻的熱忱去做科研,哪個會讓經費使用變成自娛自樂,哪個會給社會帶來更大貢獻?

真想為祖國為人類做貢獻,還是把目標定在幾個具體科研工程計畫上比較靠譜,比如量子計算,核融合,奈米材料等等,為了這些具體的計畫有很多貢獻的方式,未必要學物理。中國現在不缺學物理的,缺的是靠譜的科研計畫管理和政策支持,缺的是時間,只是不停往裏填「物理學家」進去,除了增加內卷並不會提高多少效率。

上一段看得生氣,這一段又看樂了,這些具體科研工程計畫,哪個和物理沒關系?您這是在練習光速打臉嗎?為這些計畫貢獻不學物理,那學啥?學虛頭八腦的領導力,學完之後,空降過來,外行領導內行?

物理對國家有什麽用?放眼未來,我們想知道下一次工業革命在哪裏發生。沒法準確預言未來,但是看一些有前途的方向,人工智慧、基因工程、新材料、量子科技、可控核融合等,不少方向都是與物理相關的,或物理與其它領域交叉學科。為國家做貢獻,可能優先考慮這些和套用有關的方向,及其與工程的結合。

我個人研究理論物理與宇宙學。在物理學裏,這些也是最沒用的方向。我的確因為熱愛物理而研究物理。但三尺微命,一介書生,位雖卑,未敢忘記報效祖國。也慶幸,即使我的研究方向沒有直接套用,也並非報國無門。

比如,可以透過科普做貢獻。像世界的基本組成、宇宙的終極問題,這些是大家都好奇,想知道的,可以喚醒公眾對科學技術的興趣。未來,孩子可以從這興趣出發,走向科技相關的各行各業。成年人也可以憑這種興趣,開始了解科學,遠離迷信。

比如,可以透過教育做貢獻。現在我開課講過去一百年的物理進展,近三分之一選課的同學來自工程學院。他們未來更可能做工程師。但是,知道世界運作的基本原理是什麽,而不是脫離了自己的工程方向,世界就變成了黑匣子,我相信,這可以幫助他們做更好的工程師。

最後,像我這種基礎物理研究人員,其科研就算沒有實際作用,作為人類智慧的一部份,「知道」也有它本身的價值。一方面,希望這部份價值,不是西方獨有的;另一方面,正如「科學的春天」隨著【哥德巴哈猜想】而來,中國如果能在基礎物理做出重大貢獻,也會鼓舞各行各業。

美國籌建費米實驗室的時候,其首任主任威爾森在國會質詢中,被問到建立費米實驗室對美國國防有什麽好處。威爾森說,建立費米實驗室對保衛美國沒有直接幫助,但是它可以使美國更值得保衛。美國人可以用基礎科學增強他們的國家認同感,我們為什麽不能呢?。

我上大學的時候有幸聽過楊振寧先生的講座,其中給我印象最深的一句話就是,他認為他一生中最重要的貢獻,就是改變了中國人自以為不如別人的心理狀態。但是,楊先生和李先生的貢獻只是「改變中國人自以為不如別人」的一個序幕。六十多年後,我們要做的還很多。不說別的,看看知乎上鋪天蓋地的陰陽怪氣黨就知道了(這些人倒是幫我戒掉了知乎癮)。無論學物理的,其它科學技術,各行各業,我們唯有做出切實的工作,促成這個改變。

為中華之崛起而讀書,與各位共勉。