研究物理需要怎样的数学天赋?
这个其实也不是什么天赋,主要就是说针对数学和物理的一些基础的概念,有没有,完全的掌握掌握之后呢?做一些,难题的时候呢,也能够化繁为简
从某种(下面将要指出的)意义来说,理论物理确实比生物、化学等实验学科更需要“天赋”。我认为与其实说天赋,不如说是『特质』,很大程度上是可以后天训练培养的。我们先看理论物理的学科特点。历史上第一个理论物理学家应该是伽利略,(当然那时候理论和实验还没有分离,所以伽利略应该二者都是),这已经是300多年前的事情了。300多年以来,从最开始的经典力学(第一个完整的物理理论)到最前沿的量子场论、弦理论和凝聚态理论,理论物理已经发展成了一门高度成熟、抽象性程度很高的学科,许多前言的数学概念在理论物理中得到了广泛运用。举个例子:在很多实验学科里面(比如生物和化学),理论往往是定性的,而不是定量的。化学和生物学的理论可以指导你的实验方向,但绝不会告诉你某个试剂加了多少多少就一定能得到什么结果。理论物理则不同,虽然它仍然是以实验为基础的(即使是弦理论,也是原则上可以通过实验验证或者证伪的。通常说弦理论不是物理,是因为弦理论在可以预见的未来不能做出实验可验证的预言或被证伪),但理论物理学家(至少大部分)的思维方式却偏数学,和实验科学家完全不同。比如,理论物理学家已经很少通过实验来归纳理论了,而往往是从一些基本的原则出发,通过增加具体的假设,推理演绎出实验室可能看到的现象。当然现在也有很多从实验现象出发,试图归纳理论来解释的,但往往得出的理论也会以基本假设+演绎推理的形式给出,而且依赖的附加假设越少,适用的情况越多,这样的理论就越优越。对一个成熟的理论物理理论的要求是:必须要能定量地预言各个客观测量之间的精确数量关系,也就是我输入什么参数,实验就一定能得到什么结果。所以,从事理论物理研究必须要具有较好的抽象思维能力,至少比生物、化学等实验学科和计算学科要更高。很多时候,这种抽象思维能力是每个人不同的生活习惯、思维习惯养成的。如果把这个叫做“天赋”的话,做出好的理论物理成果是需要一定“天赋”的。然而,我反对所谓理论物理所需要的智商比别的自然科学要高。每个学科都有自己不同的思维方式,适合在这个思维方式方面突出的人从事研究工作。理论物理确实是自然科学中最抽象、最严密的科学,但很多时候,在某些技巧上,理论物理工作者是不如计算机程序员的。很多理论物理工作者(比如我),就没有系统性思维,动手能力也很差(再自黑一次),一旦碰到了复杂的实际操作问题(理论物理的模型都是高度抽象化的),就力不从心了。比如我可以很快地做出一道量子力学的习题,我的同学A却连答案都不能完全看懂;然而A搭电路的速度和条理性比我好的多,也更会码代码,他能解决大把我连碰都不敢碰的实际问题。(PS:我的物理实验课基本是靠刷上课课时数拿到高分的)能说我的智商比A高,或者A的智商比我高吗!即使是在理论物理学家里面,每个人的思维方式也可以差很远。我是比较注重数学技巧概念和物理结合的,也有的同学很不喜欢数学,数学也不好,但是却有很强的建模能力,对各种物理量的感觉比我好得多。(我们有一个很厉害的同学每次看到一个公式就要把数量带进字母看看那个量大概是多少,他的物理感觉非常好,而我却完全没有这种能力)。我不认为这里存在谁比谁聪明的问题。
我想很多数学系和物理系的同学都有这种认识:考好不等于学好,学得好的人一般能考好,但考好的人不一定都学得好。对于量子力学来说,学好的标准不仅仅在于能做多少习题,举个具体的例子:很多人都知道电子的干涉实验,可以尝试下通过你对量子力学的基本概念的理解来严格解释这个干涉现象。注意不要仅仅说什么叠加原理之类的,重要的不是知道叠加原理,而是如何用叠加原理来解释双缝干涉。这个问题是一次听Nima Arkani-Hamed的讲座的时候他提的:为什么量子力学的时间如果对于类似这些问题,你都有能够说服自己的答案,那你的量子力学的理解就不错了。如果你觉得量子力学还不够过瘾,可以看广义相对论,量子场论的书,这样你的理论物理生涯就迈出了第一步。我自己的量子力学、广义相对论和量子场论都是自学的,自认为在我们系算学的不错的,所以我最终定下决心进了理论物理的坑。大一的时候不用急,好好学微积分、线性代数和普通物理。
对于一个扎扎实实掌握了微积分和线性代数的物理系毕业生来说,只要他有比较好的抽象理解能力,就能够从事大部分领域的理论物理研究。举个具体的例子:我大二的时候,Stanford的某个理论物理大牛(得过理论物理最高奖Dirac奖和凝聚态物理最高奖昂尼斯奖)在清华开办了一个系列seminar活动。当时我正在学Galois理论,就把做了个PPT把特征为0的Galois理论的主要内容讲了一下。那个大牛是听众之一,我发现他的代数知识并不显著高于优秀的大学一年级物理系本科生的水平,在许多技巧上甚至不如我们的许多本科生。我们也有的人知道了很多高深的数学概念,就去讲给另一个凝聚态理论大牛文小刚老师听,却发现小刚根本不知道他说的那些概念是在讲什么。当然,也有数学很厉害的理论物理学家,比如Nima Arkani-Hamed、Ed Witten、Shamit Kachru、Davide Gaiotto(IMO/IPhO双medalist)等人。(这些人多多少少都搞一些跟实验关系不大的数学物理)但绝大部分理论物理学家的数学水平远远没有达到这个程度,从事这些很刺激的研究也不需要那么高的数学技巧。
研究物理,数学只是工具。物理想法是基础,也是重要的东西。物理想法哪里来?只能从理解实验资料中获得。科学家主要的天赋是,知道搜集实验资料,努力追求现象真相。至于欠缺数学能力,尽量弥补,实在不行,完全可以找人帮忙。
宇宙整体的范围,相对于人类已经是无限了,所以,宇宙整体的奥秘是什么,如果用整体数学公式来表达,就是整体数学猜想!
在整体数学公式,Z=SYW,Z是宇宙整体,S是思维主体,Y是已知数,W是未知数。科学研究成果就是为人类文明服务的,人民大众在用实践检验时,如果是正确的可以坚持,如果发现错误就可以改进!“真空存在正负虚粒子量子起伏,达到临界点产生大爆炸产生物质演化出万物,时间是空间的变化”——王民生,
也许整体数学和整体数学公式: Z=SYW,是互联网时代在中国发生的奇迹,整体数学公式也是整体宇宙学定律,根据整体数学预言:能够统一四种物理力的是第五种力——整体宇宙动态平衡力!
整体数学公式,Z=SYW
研究物理需要怎样的数学天赋?
对一个成熟的理论物理理论的要求是:必须要能定量地预言各个客观测量之间的精确数量关系,也就是我输入什么参数,实验就一定能得到什么结果。所以,从事理论物理研究必须要具有较好的抽象思维能力,
如果想研究物理,应该学什么数学呢?
但是就是为了那么一点点最精粹的物理,我们需要实用大量的数学工具,包括物理系的四门数学基础课:高等数学,复变函数,数理方程和线性代数。这些都是相当基础的课程,重要性自不必说。但是仅仅是这些课程学好了对于物理来讲是不够的。我建议想学物理的人应当学一些更加高等的课程。 高等数学由于教学时间的限制对很多“古典...
物理学的数学基础是什么啊?
对一个物理问题的处理,通常需要三个步骤:1、利用物理定律将物理问题翻译成数学问题。2、解该数学问题。3、将所得的数学结果翻译成物理,即讨论所得结果的物理意义。因此,物理是以数学为语言的,而"数学物理方法"正是联系高等数学和专业课程的重要桥梁。本课程的重要任务就是教会学生如何把各种物理问题...
物理学考研要学哪些东西
1.数学基础:理论物理是高度数学化的学科,研究生需要具备扎实的数学基础,包括微积分、线性代数、概率论和统计学等。这些数学知识将用于推导物理方程、解决物理问题以及进行数值计算。2.物理学知识:研究生需要对物理学的基本概念和原理有深入的理解。这包括经典力学、电磁学、量子力学、热力学等。他们需要...
研究物理的三个重要途径是什么?
1、物理学是实验的学科,因此肯定有实验。2、物理学的观察很重要,天文学从研究的内容来看其实是物理学的一个领域。3、物理学还需要数学工具,如果没有非欧几何,也就没有相对论方程。相对论可能只限于一种猜想,而无法用实验去验证。理论物理是在实验现象的基础上,以理论的方法和模型研究基本粒子、...
研究物理的三个重要途径?
1、物理学是实验的学科,因此肯定有实验。2、物理学的观察很重要,天文学从研究的内容来看其实是物理学的一个领域。3、物理学还需要数学工具,如果没有非欧几何,也就没有相对论方程。相对论可能只限于一种猜想,而无法用实验去验证。物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学...
怎么样才能学好大学物理啊?和高中物理有什么区别?
题目要有一定的数量,不能太少,更要有一定的质量,就是说要有一定的难度。任何人学习数理化不经过这一关是学不好的。独立解题,可能有时慢一些,有时要走弯路,有时甚至解不出来,但这些都是正常的,是任何一个初学者走向成功的必由之路。 (三)物理过程。要对物理过程一清二楚,物理过程弄不清必然存在解题的隐患...
学理论物理,需不需要高等代数,拓朴学的知识,还是线性代数,微分几何够了...
数理方程就是用数学的方法研究物理现象,解偏微分方程的方法。应为量子力学中大量涉及到电子态的偏微分方程,所以还是看一下吧。微分几何,拓扑学可以不用怎么看。除非你以后考研选择了相应的专业方向需要学习。当然,能都学习是不错的,但人的精力是有限的。从哲学的观点说,要抓主要矛盾。
“物理的本质是数学”和“数学是物理的工具”,对吗?
数学就是数学,物理就是物理物理的研究过程中需要一定数学的帮助,但是不光物理需要,其他几乎所有的学科都需要说数学是物理的工具,就有点太狭隘了,可以说没有物理数学仍然能够存在,它在其他方面有很多的应用,但是没有数学物理学发展不了,数学是物理学的一个基础,数学是比物理学更高一等级的学科,...
我想参加全国高中物理竞赛
高中物理要真懂,不做题是不行的,而且对于一个知识点,你要知道它怎样考,怎样变,一个题拿出来,你要知道它考你的是什么。你说想在初三前学完高三的所有物理知识并较熟练地掌握,我想,如果你真的能那样的话,你将是下一个爱因斯坦!而且,就我自我感觉,高中知识的学习离不了老师的引导与讲解,...
并范奥米: 关系不大,上了大学之后你会发现,对于理论物理,高考140分的人比高考110分的人的优势相当于400米多跑了5米.仅从高中的成绩很难判断是否能学好理论物理.
汾西县19723595922: 要想物理科研,数学上要会什么 - ?
并范奥米: 截至目前为止,物理是与数学结合的最好的学科!从物理学科的实际看,需要用到从小学的加减乘除,直至最前沿的弦论、混沌等全部的数学知识.换言之:物理,可以用到全部的数学!!
汾西县19723595922: 当一名物理学家需要具备什么素质? - ?
并范奥米: 1、首先是自信.2、对物理有强烈的兴趣和好奇心.3、具有良好的物理思维,这主要是天生的,后天也可以改变,一般情况下男生的物理思维比女生好.4、善于发现身边的物理问题和善于解决这些问题.5、具有与众不同的想法(奇思妙想)...
汾西县19723595922: 怎么样才算有物理天赋 - ?
并范奥米: 表现在下面几个方面: 1.就是要对物理概念理解的比较清晰,不会经常搞混淆.对物理感兴趣,遇到问题喜欢问为什么 2.做题时候,能够举一反三.常见的例题,做一两次,你这类题目就会做了.那么就算可以了 3.物理成绩当然应该也要不错.班级里至少要前几吧.这些一般经过一两个星期,长的话经过一两个月,就能看出来
汾西县19723595922: 研究数学,理论物理一定需要天赋吗 - ?
并范奥米: 这个其实也不是什么天赋,主要就是说针对数学和物理的一些基础的概念,有没有,完全的掌握掌握之后呢?做一些,难题的时候呢,也能够化繁为简
汾西县19723595922: 具有哪些数学才能成为数学家? - ?
并范奥米: 首先有兴趣吗,有的话自己慢慢专研吧. 其次上大学,读数学系呀,基础数学,计算数学,应用数学,很多的. 再次如果想自学成才,几乎是没门,除非是天才. 最后你现在多大呀,如果还没上大学,那么恭喜你,你有戏,如果上了大学而且没有学数学或物理专业,想成为数学家,呵呵,水中捞月.
汾西县19723595922: 物理学的比数学好的人说明什么 - ?
并范奥米:[答案] 谈不上两者哪个更难更“高级”,实际上属于两种不同维度的思维能力. 从使用的角度来说,物理中的数学只不过是一个工具,但是这种工具也可以比较高深.比如大学比较高级的物理课程需要数学物理方程、场论、变分、和线性泛函的知识,到了理...
汾西县19723595922: 怎样成为一名出色的量子物理学家 - ?
并范奥米: 国内这方面大学研究不够好,得出国才行.自己先研究一下吧.首先,要具备数学基础.Rudin的三本书,,,你要是学下来,基本具备了函数论的基础.看完数值分析、概率统计、实变函数、复变函数、泛函分析、抽象代数、微分几何,再接着...
汾西县19723595922: 多高的智商可以成为一位的天体物理学家 - ?
并范奥米: 俗话说:“兴趣是最好的老师.” 只要智商正常就行.但需要一定的数学天赋,要有对物理学和天文学的爱好.还要有恒心.
汾西县19723595922: 研究理论物理一定需要天赋吗.注意是研究,就是说对理论物理做出一定贡献. - ?
并范奥米: 什么叫天赋.天赋是你的兴趣所指导的,既然你对物理数学感兴趣,就说明你有天赋了,没有兴趣,有天赋是一句空话.