上大学学习物理能干什么?与数学的关系?以后有什么用?


上大学学习物理能干什么?与数学的关系?以后有什么用?

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下面3个问答节选自《1分钟物理》, 已获出版社授权许可, [遇见数学] 特此表示感谢!
Q1: 不用数学公式 , 只靠语言描述 , 能使一个智力正常但不懂数学的人理解物理吗?一般我们认为 , 真正的物理大师可以不用数学公式 , 只靠语言描述清楚物理图像 。但物理是离不开数学的 。我们认为不用数学公式讲清楚物理的第一步 , 就是用数学公式讲清楚物理 。同时 , 我们认为不用数学公式讲清楚物理的必要非充分条件是讲者与听者都会用数学公式讲清楚物理 。

上大学学习物理能干什么?与数学的关系?以后有什么用?

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Q2: 上大学学习物理能干什么?以后有什么用?这是一个非常有价值的问题!大学物理系的第一批专业课叫普通物理 , 包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理学五门课 。在这个阶段 ,  你会学到大量的物理现象 , 以及根据这些现象总结归纳出来的大量公式 。这个阶段的物理是以现象为主的 , 或者是“唯象的” 。这种从实验现象不 断抽象出物理公式的训练过程 , 是最能培养物理图像的 。
接下来 , 你会上升到一个更高的等级 , 开始学习四大力学 , 包括理论力学、电动力学、量子力学和热力学统计力学四门课 。与基于现象归纳的唯象理论不同 , 你在这一阶段学习的物理是基于数学演绎的形式理论 。也就是说 , 这时候的理论是从几个基本假设或者基本公式出发(比如麦克斯韦方程组) , 用数学推导得到以前学习过的所有的实验现象 。以前的理论是基于实验的 , 现在实验是基于理论的 。从归纳到演绎的升华过程中 , 理论变得更加严格的同时 , 也获得了预言实验的能力 。到这个阶段 , 你一定会发现以前学过的数学(微积分线性代数概率统计)根本不够用了 , 所以你会学习一门数学物理方法 。(一些数理要求高的学校会把这 门课分成复变函数论和微分方程两门课 。)
最后一个问题:学物理能干什么?大学物理系的教育初衷是为研究系统输送后备人才 。但学物理能做的事比研究多多了 。物理专业在大学各个专业中学习难度一级高 , 物理系四年近乎苛刻的数理训练才是你得到的最宝贵的东西 。这能让你在绝大多数工作中迅速上手 , 并且游刃有余 。
四大力学学完再往上走 , 你会发现数学又不够用了 。不过这时候路 就不止一条了 , 根据你选的方向 , 粒子物理啊 , 凝聚态物理啊 , 天体物理宇宙学啊 , 遇到了问题再学需要的数学就是了 , 比如李群、微分几何、代数拓扑 , 等等 。
【上大学学习物理能干什么?与数学的关系?以后有什么用?】