关于物理思维的思考

起因

今天上固体材料课程,老师在讲解Ginzburg-Landau(金兹堡—朗道,GL)方程的时候,这么总结物理,物理是哲学的思维+数学的表达。

这句话不能同意更多!这里我展开一下自己的观点和思考。

第一流的物理学家都是哲学家

当我们回顾历史的时候,我们无法否认的是——一流的物理学家都是哲学家。从Taylors提出水是万物的构成开启了物理学的大门开始,人类的思考就不断地深入和发展,物理学也迎来了自己的一代代天才。亚理士多德的哲学和物理并重;伽利略对于惯性原理的表达,他的著作叫做《两个世界的对话》;牛顿的著作更加直接《自然哲学的数学原理》;玻尔的量子论,爱因斯坦的相对论等等。

往往它们的背后物理都非常简单。

波尔的量子论,包括三个假设,原子定态,轨道假说,电子迁移等。爱因斯坦的狭义相对论更是只有两个假设:各系均权,光速不变。更绝的是玻尔兹曼建立热力学,只有一个假设:各微观态等概率出现。

老师上课深深热爱的Ginzburg-Landau其实也就是三个假设:序参量表示超导过程且突变处序参量为零;自由能可以写成序参量的幂级数展开;各项系数和温度T有关。这样的简单假设,加上美妙的数学推到就是Ginzburg-Landau方程。直接描写和刻画超导的唯相方程。

在南京大学,上鞠国兴老师的课程,有次提到Landau,鞠国兴这么介绍Landau,数学的天才,物理的大师。强力推荐Landau的书,说法是每个学习物理的同学都该亲手推算一下Landau的书,体会一下Landau的思想和数学。这是一种宝贵的经历。确实是,越深入的学习越是感觉到Landau的伟大。很多时候,我们需要苦思冥想的一些数学,Landau可以一下子有美妙的数学表现出来。

为什么第一流的物理学家都是哲学家?

因为只有哲学家才能直接抵达本质,用本质思考。很多的时候,我们做的工作复杂难解,只是我们离本质太远以至于我们没办法体会出这些简洁的美丽。物理学家往往是直接想出了一个精彩的点子,这个点子就直接抵达了问题的本质,也是我们思考的终极目标。

有了这个伟大的想法还不够,还需要将这个想法用数学表达。物理不是文科。我们是精确的科学,你的想法要用数学表达,得出的结论用数学的形式展示。如果说法拉第的时代,人们还可以需要的数学不多,那么现在这个时代没有数学寸步难行。

所以推荐物理系的学生可以少看点物理,但是一定要打好数学基础!

看看柯郎,希尔伯特写的数学书,大家的作品是关键。朗道的物理书也值得一读。如果是中文版要注意有没有人校定,用鞠国兴老师的说法,他就校定过基本朗道的物理书中文版,不校定基本上是不能阅读。错误百出。

这里也给自己加个油,本科没有读完,希望研一可以结束朗道!

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