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第17页

书籍名:《1分钟物理》    作者:中国科学院物理所
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    《1分钟物理》第17页,页面无弹窗的全文阅读!

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    10.完备的物理理论体系在数学上是严格的吗?
    物理君不知道如何回答,因为不知道“完备”是什么意思。也许“物理理论体系在数学上是严格的吗”是个恰当的话题。
    从物理学的本质来说,它包含太多数学不拥有的因素,比如观察、测量、原理假设、模型构造甚至幻想,因此它天然地很难具有数学意义上的严格性。好的物理理论当然追求数学上的严格性,但能做到什么程度则各有不同。
    具有较高数学严格性的物理理论样本包括基于麦克斯韦方程组的电磁学和热力学。从麦克斯韦方程组到电磁场波动方程再到规范场论,数学上是相当严格的;而热力学,从卡诺的纯粹定性思维发展到卡拉泰奥多里的公理化描述,算是具有了相当严格的数学形式。熵的引入具有数学严格性,热力学第二定律的卡拉泰奥多里表述也是很数学化的:对于具有任意多的力学量的热力学体系,Pfaffian form TdS+Yi dXi 一定是全微分。
    大部分物理理论只是部分具有某些数学严格性。典型的例子就是广义相对论。爱因斯坦得到引力方程的过程就谈不上数学严格性,从弱场近似写出张量形式的场方程以及宇宙常数的增删相当率性随意,我们称之为构造而非推导。从引力场方程出发得到Schwarzschild解和Kerr解是具有数学严格性的。而爱因斯坦自己从引力场方程得到所谓的引力波方程,以及后来人们以Schwarzschild解引出的黑洞概念为基础,计算黑洞融合激发的引力波在光电倍增管上会产生怎样的振荡信号,这就实在谈不上什么数学严格性了。
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    11.学习相对论要有什么知识储备?
    狭义相对论不需要什么基础,学过中学物理就能自学了(并不指望你精通)。学习广义相对论要先学微分几何。
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    12.国外有哪些优秀的科普网站?
    这里推荐通俗性和科普性比较强的三个网站(相较科技新闻类的网站,这三个网站整体水平都很高,尤其是Nautil):
    (1)Nautil:http://nautil.us/;
    (2)ScienceAlert:http://sciencealert/;
    (3)IFLscience: http://iflscience/。
    还有一些偏新闻类的网站,以前沿科学或科技进展为主要内容(其实这一类的实在太多了):
    (1)《科学美国人》杂志官网:http://scientificamerican/;
    (2)Science X的物理学频道:http://phys.org/;
    (3)EurekAlert:http://eurekalert.org/。
    再学术一点的就是期刊类网站了。
    最后扔一个帖子,大家可以去看看外国人自己推荐的最受欢迎的Top15科普网站:http://ebizmba/articles/science-websites。
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    13.科技在不断地迅速发展,怎样才能让科技大众化,而不是专门化?
    本来就不应该让科技大众化,强行把科技大众化是反智的,只会带来大量的谬误和曲解。科技就是科技,科技就应该专业化。我们的科普也是专业化的,科普的目的不是让科技变得大众化,而是尽量让大众一起专业化一些。
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    14.物理学家们平时都在干什么呢?泡实验室?疯狂计算?还是45°仰望天空呢?
    做实验,写代码,推公式,买仪器,搭仪器,申报仪器,报账,上课,讨论,辅导学生,参加组会,参加学术会议,组织学术会议,访问交流,申基金,搜文章,看文章,写文章,投文章,审文章……
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    15.量子力学该怎么学?
    方法不唯一。我们一般推荐从矩阵力学入手,先理解量子力学的整体理论框架,然后再去解连续的薛定谔波动方程。把量子力学学成偏微分方程练习就错了,把量子力学学成线性代数练习就对了。第一遍学遇到物理上无法理解违反直觉的东西,应该先接受,以能算出东西为主。学完一遍之后再去思考它那些违反直觉的物理意义。
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    16.在应试环境中,想当科学家的孩子该如何更好更早地培养自己的科学素质,而不变成“民科”,也不影响学业?
    还是那句话,脚踏实地。一步一步地来,先自己弄完大纲内的中学理科课程,大纲内的中学理科课程做到没有挑战性的时候可以看竞赛课程和通选类的大学课本(比如高等数学、大学物理),网上的大学低年级公开课视频是可以借鉴的。一些优秀的科普书是很有帮助的,课余时间值得一看。至于哪些科普书是优秀的,如果自己没有甄别能力,尽量选作者头衔是科学家的。这样虽然会错过不少优秀的书籍,但至少不会被带歪。(“第一推动丛书”整体都还不错,可惜难度不一。)
    不成为“民科”很简单,那就是多看数学,多思考枯燥的公式,学会欣赏公式背后的逻辑和结构的美。不要空谈或者凭自己的想象随意使用“高大上”的概念,不要成为名词党。
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    17.如何高端地用物理撩妹/撩汉?
    等你真的把物理学进去,开始欣赏里头的一些思想时,你就会发现:这些感受很难说出来,很难与人分享,很少能与人共鸣。这东西就跟做梦一样,绝大多数时候只能一个人体会。所以,物理可能是一个会让人稍微孤独一点点的学科。不过适当的孤独不见得是坏事。
    当然,如果你不甘心,一定要用物理来强行撩妹/撩汉,相信我,你会变得更孤独。
    思考题:物理君是怎么知道的?
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    18.为什么很多物理理论都违背我们的直觉?如果物理学描述的是我们生活的世界,那应该符合我们直觉才对啊。
    爱因斯坦说过:“常识就是人在十八岁之前累积的偏见。”
    任何知识学到深处你都会发现,日常生活中能够接触到的那点东西狭隘、渺小得可怜,像井底的天空——的确,任何知识,不管是物理定律、文学、绘画,还是音乐。它们都诞生于人类对日常生活的思考和总结。但最终,相对论不在意低速运动的生活常识了,马尔克斯不再坚持刻板的真实描写了,毕加索开始在扭曲和疯狂中探索了,日常生活被超越了。如若不然便没有意义。这些东西是把你带出井底的工具。
    所以,正确的方式只能是不断地用知识来更新以前的常识,而不是相反。认为知识应该符合常识实在是一种既偷懒又自以为是的危险想法。
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    19.如何认识数理化的相互联系和地位?
    数学、物理、化学都是自然科学的基础学科。但从特点上说,数学是一种先验的哲学,是一种“可证明的形而上学”。所以从某种程度上说,它并不是自然科学。数学的命题一旦证明就绝无推翻的可能。物理学是自然科学的重要基础。物理的理论需要依托对现象的解释,不能完全脱离“人的经验”。正确的物理理论不存在证明了与否,只关注与现象的符合程度。而化学从某种程度上来说,是层展现象引发的“唯象物理”。所谓层展现象就是随着基本粒子聚集层次的增加会出现很多难以理解的新现象。但是,化学绝不是应用物理学或应用多体物理学,而是在化学本身的层次上研究其自身的规律,在这个层次的研究中需要的创造力不亚于前一个。比如,计算机的发展让我们能够模拟很多复杂的化学过程,但是计算机能做的依然有限,一些问题不是单纯依靠计算能力的提升就可以解决的。如果我们能从原子、分子的尺度建立足够有说服力的唯象理论,并结合实验去研究该结构层次的现象,又相对不那么费力,何乐而不为呢?
    物理君总结了下面三点事实:
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