凝聚態物理是否和理論物理一樣有趣？

12-27

本人二流985物理系本科生一枚，馬上讀研了，在專業選擇上有些困擾。當初讀物理學就是覺得物理理論很漂亮很有趣。。但現在好像主流都是凝聚態物理，聽說凝聚態物理理論太髒了，而且普遍都這麼說。。個人也覺得固體物理不是很有趣（相比4大力學），理論物理這條路又不是那麼好走，又難出路又不好，我該如何選擇。

題主這樣的想法非常合理，凝聚態物理感覺確實很臟。

以前的我，年輕氣盛，看了物理方面的書，努力學習物理知識，恨不得把四大力學全考滿分。
那時的我，看了牛頓的《自然哲的數原理》。幾個簡單的定律，便描述了地上的種種，便聯繫起了天上和人間。
那時的我，學了電動力學。經典電動力學，四個方程，便描述了世界。狹義相對論，兩個原理，便出現了新的體系。
那時的我，學了熱力學與統計物理。這是一種新的看待世界的方式。
那時的我，還學了量子力學，五條公設，一座異於日常經驗的物理大廈巍然屹立。
完整漂亮的物理體系，在我心中紮下了深深的根。我相信一切都是有規律的，這些規律可以通過幾個假設全部推導出來。

理論物理一直是我心中那個最美的情人。大三時，我從川大跑到科大，參加了科大交叉學科理論研究中心的考試，並且順利通過。那時的我，志得意滿，妹子什麼的都靠邊站，哥要獻身物理了。

快要保送研究生時，我問老師，我想去做超弦理論方面的研究，你有什麼建議？老師說，為什麼想學超弦理論啊？我說，我喜歡理論物理，我想把所有的物理理論統一起來。老師說，全世界70%做物理的都是做凝聚態的，全世界就只有1000多人做超弦理論，並且很多人到最後都成搞數學的了。你要喜歡理論，可以考慮考慮高溫超導方面啊。

就這樣，在和幾個科大老師面對面交流之後，我發現以前了解的信息實在有限，掙扎了一夜，最終選擇了凝聚態中強關聯繫統方面的研究，放棄了我的超弦夢。

研究生時，我瘋狂的學習各種理論知識，量子場論，量子多體理論，固體理論，量子光學，重整化群理論。雖然每次作業，都要計算各種費曼圖，一圈一圈又一圈，有時還要根據物理圖像去做合適的近似，但這種繁瑣的細節，依然阻擋不了我對理論的熱愛。

由於在學習知識上投入了過多的精力，有一天，導師對我說，研究生的價值，不在於你學了多少知識，而在與你創造了多少知識，你學得再多，充其量是個圖書館，而外界對你的評價，只會基於你的工作。

我開始專心搞科研。每天要看文獻，寫程序，調程序，分析問題。每天重複著這樣的生活，還要考慮，我要好好乾啊，這樣才能畢業，有時還要想著畢業之後我能做什麼樣的工作。

我的物理夢去哪兒了，我的理論夢去哪兒了，我的情人去哪了？我茫然...

物理理論美嗎？她能如此完美地描述客觀事物，實驗的結果和理論給出的結果如此符合，讓你不能不為她著迷。美嗎？她很美。

物理理論美嗎？在粒子物理中，你可能要不厭其煩地計算各種散射截面，在凝聚態理論中，你可能要計算電導，電極化等各種輸運性質。你以為只需要自己動動手，在紙上推導推導可以了，可很多時候，有時你還不得不藉助計算機。美嗎？她一點也不美。

可我還是喜歡她的。因為她，給出了理論框架，告訴我們，世界是什麼樣的。雖然當你和她深入接觸後，你會被她的小毛病所困擾，你不得不絞盡腦汁，費盡心力，可無所謂了。

題主，學習物理理論是容易的，可基本上每一個完整的物理體系都是有好多你看起來覺得非常dirty的工作構建的，粒子物理或高能物理不外如是。就凝聚態理論而言，學過量子多體理論你就知道，也是有一個完整的理論框架。你覺得dirty，可能是要面對各種各樣的體系？其實不然，你讀研究生的話，針對的是很小的一個方向，不存在dirty不dirty的問題。所有的研究工作都是這樣。

另外，粒子物理中，中微子有質量，超出標準模型；凝聚態物理中，拓撲序等，還沒有完整的理論。這兩個方向都很重要，都有你成名的機會。好膽你就來！

漂亮完整的理論，往往意味著一舉成名機會比較小，你做的工作都是在完整的框架下做的。反而混戰時期，巨牛備出。

所以題主不要被漂亮迷惑哦~

That depends.
凝聚態物理有趣不有趣這個問題，因人而異。我現在是覺得很有趣的，所以來講一下自己的淺見。

首先，凝聚態物理有凝聚態理論和凝聚態實驗。理論凝聚態物理算理論物理，這其中不僅有研究場論的大牛，如文小剛，也有從高能方向甚至天體物理方向轉過來做理論凝聚態的。（強關聯繫統中的一些情況可以近似看成廣義相對論中的問題甚至弦論中的問題，所以可以用這些方向的數學工具進行分析。我的學校UIUC在凝聚態領域是Tier-1的水平，物理系裡大多數教授做凝聚態。最近發現，系裡有兩個做弦論的教授經常和理論凝聚態物理學家一起合作，arxiv上論文有時候同時發在凝聚態和高能領域……感覺真是非常神奇）

其次，凝聚態理論中使用了大量近似。因為對於凝聚態系統，在系統中粒子相互作用較弱的時候我們可以用各種很方便的近似方法，如微擾論，去建立模型，如Nearly Free Electron Model和TIght-Binding Model。對於相互作用強的系統（強關聯繫統），事情就變得複雜得多。也許有人覺得沒有exact solution的凝聚態系統很dirty，但是想一想，這些問題雖然複雜，但甚至可以用廣義相對論和弦論的這些看似八竿子打不著的數學工具去解釋……難道不恰是很奇妙的事情嗎？況且，如果想做理論物理，在看似紛雜的數據和中建立起模型、總結出方程，難道不恰是幾百年來偉大的理論物理學家們一直在做的事情嗎？

另外，我覺得，如果你覺得統計力學中的各種近似方法很精妙的話，那麼凝聚態物理不會讓你失望。

引用另一個答案（物理中有很多近似，不會影響準確性嗎？ - 物理學）里的幾句話：

Physics is an art of approximation. --by @曉旭

物理學家做合理的近似，偉大的物理學家做不合理的近似。--by @qfzklm

引用@andrew shen Dirac的一段話(什麼是對物理的 taste？ - 匿名用戶的回答):

Previously, I was interested only in exact equations. It seemed to me that if one worked with approximations there was an intolerable ugliness in one"s work and I to preserve mathematical beauty. Well, the engineering training which I received did teach me to tolerate approximations, and I was able to see that even theories based on approximations could sometimes have a considerable amount of beauty in them ...
There was this whole change of outlook and also another, which was perhaps brought on by the theory of relativity. I had started off believing that there were some exact laws of Nature and that all we had to do was to work out the consequences of these exact laws. Typical of these were Newton』s laws of motion. Now, we learned that Newton』s laws of motion were not exact, only approximations and I began to infer that maybe all the nature were only approximations.

原來, 我只對精確方程有興趣. 在我看來, 如果誰用近似法來工作, 那麼在他的工作中就有不可容忍的醜陋. 我非常想保持數學的優美. 然而, 我接受的工程教育教我容忍近似值, 我還能看到, 甚至以近似法為基礎的理論, 它們有時也會有相當多的美...
這是觀點上的一種全面變化, 也許還有由相對論引起的觀點上的另一種變化. 我過去的出發點是, 相信存在著一些嚴格的自然定律, 我們所必須做的一切工作則是求出這些嚴格定律的結果. 典型的嚴格的定律曾經是牛頓運動定律. 現在我們知道牛頓運動定律並不嚴格, 只是一些近似而已. 我開始由此作出推論, 也許所有的自然定律都僅僅是近似而已.

如果各位物理系學生想了解理論凝聚態。學完了本科量子力學後，不妨去看看如下書目(由簡到難)：
經典凝聚態理論（固體物理）：
The Oxford Solid State Basics
Solid State Physics--Ashcroft
Introduction to Solid State Physics--Kittel
Condensed Matter Physics--Marder
Advanced Solid State Physics--Phillips

凝聚態場論(學過研究生量子力學或者量子場論的話應該可以開始看這個）：
Condensed Matter Field Theory--Altland Simons
Field Theory of Condensed Matter Physics--Fradkin
Quantum Field Theory of Many-Body Systems--Wen

這些書不一定都要看，但是看一下了解了解凝聚態，或者在學凝聚態物理的時候對於同一個topic參考幾本書的相同章節，還是很有幫助的。

利益相關：UIUC本科生，本學期正在上本科凝聚態物理課，明年上研究生凝聚態物理課，並且應該會開始參與理論凝聚態科研。這些書都是導師推薦過的，目前正在看Condensed Matter Field Theory。對於凝聚態理論目前還是beginner，不過這學期學凝聚態感覺真是感想很多，也覺得很有趣，所以來略述己見，還望諸位前輩多多包含。

My advice is to go for the messes — that"s where the action is.

-- Steven Weinberg, "Scientist: Four golden lessons", Nature 426, 389 (2003)

你要知道，做物理學不是教物理學；所謂原創性工作，不是歌頌秩序的美麗和偉大，而是在髒亂的混沌中發現秩序、建立秩序。留在別人為你開闢好的、清晰舒適的區域里，可能可以做個好老師，卻不可能做出真正重要的原創性工作。

凝聚態物理並不是一個和理論物理相對立的概念。凝聚態裡面的理論也是非常有趣的。樓主想說的可能是，凝聚態理論物理和高能理論物理相比，整體顯得有些「dirty」。

請各位先不要噴題主，這種「dirty」的感覺是初學者所常有的心態。凝聚態物理，或者從本科生入門的角度換個說法，固體物理，本身很大程度上依賴於模型。這與量子力學、量子場論等「 hard core」理論物理相比顯得並不那麼「基本」。從學生的角度來看，固體物理中的計算依賴於模型的選取，而非從一個物理學基本方程推出與實驗數據絲絲入扣的精確解。舉個例子，量子力學中第一個教學例子就是氫原子的能級解，這是可以精確解的；而固體物理的第一個例子往往是自由電子氣模型，本身乃是一個準經典的近似模型。

這種差別是由固體物理的研究對象的本質所決定的。單論自由電子氣模型，它旨在計算的問題可以被廣義地稱之為輸運問題，這到現在依然是低溫物理學界研究的核心問題（再次膜拜一下ICQM的林熙老師，林老師真是好人！）。這是為什麼呢？因為固體物理，或說凝聚態物理，並非是研究」物理學基本規律「的學科。粗淺的說，它是研究宏觀數量的粒子體系在特殊外界環境下特徵的學科。研究對象本身的千變萬化決定了凝聚態物理並沒有」一招通吃「似的方法，對不同的體系往往會有不同的模型與技巧。

如果往深了學，凝聚態物理其實和高能物理有很多的共通之處。比如Renormalization Group之於K-T Phase Transition和Konde Effect，Weinberg Coleman"s Model之於Landau"s Superconductivity Theory, Instanton之於Topological Insulator。只要二者的出發點都是Quantum Field Theory，它們二者之間就不會有本質上的差異。文小剛老師的量子多體，寫的比很多高能的書都要好；Fetter Wealecka的書作為初學量子場論的入門，很可能比其他高能的書寫得更清楚。

總而言之凝聚態物理之中也有深刻的模型與精妙的數學，絕不僅僅是一堆經驗模型的七拼八湊。希望題主早日找到自己喜歡的東西！

推薦題主去找幾集張首晟老師的演講看看。

借樓主的地方發發牢騷。
我想物理系的人無非有兩類，一類是被迫選擇，比方調劑，還有一類屬於中二少年。哪個夢想做理論物理的，不是年輕時捧本相對論量子力學，拽起宇宙來頭頭是道，我們夢想想愛因斯坦，牛頓，麥克斯韋，那樣，建立起一套自己的武林絕學，實在不行也可以像費曼那樣，玩著就把物理推出了來，告訴自己世界無非就是這麼簡單，潦草算上幾筆，指著一個式子，便以為發現了整個世界。剛上大學時，什麼場論，廣相，弦論，我要打十個。可是隨著學習深入，當考慮把物理從一項愛好變成實際要從事一生的工作時，才發現當初的自己有多麼的可笑，我們知道的太少，所謂以為的物理學的簡單的美，無非，是因為大部分情況下我們研究的都是這個世界的線性的特徵，近年來，Einstein場方程，Yang—Mills方程都是體現的我們這個世界可能的非線性特徵，就如愛因斯坦所說，這個世界的本質是非線性。就別說別的，光前面兩個方程的解，就有一票人在研究，發現個nontrivial的新解的話，想必混個教授噹噹是沒啥問題，但是哪是這麼容易的。當今物理，或者說物理大部分時間，都是髒的，所謂的簡潔明快是因為，我們學的寫在教科書里，能當作習題的，本身就是一些再簡單不過的基本模型（但並不是說他們不重要，比如說哪兒都有的簡諧振動），我想大多數時候所謂科研就是在這些基本模型之上變變形式，加加條件，能用到解釋現實世界真實發生的過程的理論，都是複雜無比的。而凝聚態恰恰是理論和現實脫節不嚴重的，高能弦論與其是在解釋這個世界，不如說是給聽者編個動聽的故事。
再來說說更實際的，我們做研究希望的是能做一份工作（要是lz家境殷實，不需要靠物理吃飯，當我沒說。。.)，在哪兒做研究都是要有新意，要折騰出動靜來，才能繼續做下去。做純理論的那一批人，是一代人中選擇留在物理圈中最聰明的那幾個，或者不說最聰明，起碼也是在物理學家中平均智商以上，所以選擇做純理論，不僅要跟這些人競爭，還要跟歷史上有同等水平的那些大師們競爭，你怎麼就一定確定，在幾代人都研究過的領域之上還能挖掘出新的閃光點，然而你做不到這點，做不到有信心可以打敗歷代大師的話，你又有什麼把握能在純理論圈創出一番天地。
最後說說一點跟自己有關的，我現在本科大二，考慮去做凝聚態理論將來，我時常也在糾結這些問題，好像總是覺得凝聚態理論不如別人純理論逼格高，但是就跟自己很崇拜那些數學很好能耍代數幾何的人一樣，我知道有些東西就只能膜拜膜拜，自己的能力水平真的達不到。其實好的凝聚態理論家們，逼格一點不差，比如寫十卷的朗道，比如Anderson，再比如前一陣子關注過的用Ads/qft做強關聯，唯象解釋高溫超導的。凝聚態理論中也不一定都是那麼複雜的東西，能做構建框架的人，做的一般都不複雜，可是我們來晚了就只能幹些體力活了。
不過就算選對了方向，走對了路，又能怎麼著哪，能留下的畢竟是少數。如果早知是夢，也不妨就做做，學些本領，拿來飯桌上吹噓吹噓，也是蠻得意的。
我就隨意牢騷，lz不必上心

more is different
讀過你就入坑了。。
(～￣▽￣)～

很多答主在本科時候就接觸凝聚態物理，本人則是到了研究生階段才接觸的。題主的浪漫想法，那時候的我有更多的了。我以前想做高能物理、宇宙論之類的東西，對統計物理課不屑一顧。

但上了研究院後，有幸我校的物理系陣容龐大，各種各樣的物理學都見過，我才發現凝聚態物理也可以是十分有趣的理論。可惜的是，凝聚態物理的科普遠不及高能或天文那些東西做得好（這或許有先天性的原因），一般年輕人是很難欣賞到的。後來我真的做了凝聚態物理，而且方向挺偏。如果我繼續做下去的話，也許我會做軟物質和生物物理學的理論。他們所需要的數學不一定比高能簡單的。

如果你有機會檢起凝聚態場論的課本，如Altland and Simons那本，你會發現凝聚態的理論也可以很美。如果你還接受不了，讀一讀Phil Anderson的More Is Different改變你的內在思維吧。

既然是物理，就得反映現實，現實世界就是很髒的，沒辦法。

喜歡乾淨？去搞數學吧。

固體物理修三次才過的渣渣來答。
萬萬沒想到啊，當初修三次才勉強畢業的我，最後進了凝聚態物理的坑。
W大畢業前，固體物理第二次重修又掛了，當時我就蒙逼了。感覺，這大概是世界上最難的課程了吧（很有可能啊兄弟，你運氣真差！），當然也可能是我智商不足（這肯定不是真的啊大哥！）……然而這時我已經考上研究生了，只能求N大讓我先上船，再補票。於是我邊讀研究生邊重修W大的固體物理課程，順便找研究生導師。
當時對固體物理，我是痛恨的，以至於選導師時，避開凝聚態這種聽起來一團團一塊塊的硬硬的奇怪的東西。後來就找了個新來的做STM的海龜。挺好啊，只要搬一般磚就好，每天就是去實驗室擼那些又粗又長的管子，上下上下……做STM的，你們懂。剛開始覺得挺刺激，久了可能閾值高了，就痛了，恨了，也可能是真的不愛了吧，想出來了。活也不幹了，每天一副「你趕緊讓我混蛋」的鳥樣。
最後老闆說，你也別耽誤我，我也不耽誤你，你再去找一個導師吧！（Only u uuu…………然而此處並沒有bgm，雖然我是主角。）
我就跑了。
後來我發現了一隻落單的……看啊，這是一隻落單的做理論的博導，理論知識儲備是做實驗的六倍！我們悄悄來到他的辦公室，扭……開他的門把手……
好傢夥，做理論的，嘎嘣脆！
嗯，而且是凝聚態的理論……真是條條大溝通深坑……
「我已經研二了…」，我當時這樣想著，硬著頭皮去重新學了這種硬硬的東西。
還好吧，不算太坑，我有個一起進N大做弦論的同學，現在……已經出國深造。
基礎理論雖然簡潔優美，但也被研究得很透徹了。凝聚態裡面的東西很「臟」很複雜，所以還有很多研究空間嘛，你看它養活了多少人。看你的追求啊。
我會在睡覺前幻想自己完成了大一統理論，然後激動得一夜未眠第二天睡眼惺忪在辦公室改參數跑程序畫圖上網喝茶撒尿吃飯玩手機扯淡打電話……

Naive!

很抱歉這麼直接，並沒有任何鄙視的意思，畢竟大家都是這麼走過來的。想必題主也是所在物理系的佼佼者，不然應該不會有繼續讀物理的想法。因為我也是二流985物理系的本科，對當初系裡的學習氛圍深有感觸。

我只是很遺憾題主經過了兩年（目測題主大三）系統的物理訓練仍然混淆凝聚態物理和理論物理的概念。凝聚態物理有理論、計算、實驗，理論物理本身包含凝聚態理論，當然也有高能理論、核理論、原子分子理論等，以及備受民科、中學生和低年級物理系本科生「神往」的天體物理、宇宙論、相對論、統計物理、量子力學、量子場論，乃至弦論等等。

至於說凝聚態物理「太髒了」，並不清楚是什麼原因，難道是dirty superconductors、disorder、doping對題主過於impressive造成了題主對凝聚態很「臟」的印象？

我當初保研的時候也糾結過，覺得理論很高大上、實驗太low，畢竟寫進教科書的貌似都是搞理論的。後來發現，我真的想多了。

嗯，我是做凝聚態的。嗯，我是做實驗的。嗯，我「喜歡」理論物理，理論物理很「有趣」。嗯，我物理底子不好。

最近我想換個方向體驗一下，於是去找一個教授 A 了解一下他的研究方向。
A 是做凝聚態物理的，在和我介紹他的研究時眉飛色舞，我覺得 A 是很喜歡自己現在做的東西的。
正事聊完開始閑聊的時候，我想起來 A 最早的研究方向是 GR，於是我有點好奇地問 A 為什麼轉向了現在的方向。A 的神色突然黯淡了下來，用一種聽起來像是自言自語的聲音對我說（大意如下）：

Well, I know what the textbooks say but I don"t think I understand gravity. I tried to find a model to explain it but failed.
I am tired.
But it is much easier to find interesting topic in condensed matter physics, so I turn to this field.

然後 A 又變得明亮了起來。

說實話，太「漂亮」的東西，實際上是太簡單了……

學凝聚態，有錢，否則你就得窮三代。。。真心話

你只是不喜歡被大自然打臉的感覺。在這方面民科更有經驗。

首先，理論物理包括凝聚態理論
第二，我不知道誰普遍跟你說凝聚態理論很臟，雖然這在本科生高中生中確實可能有這樣普遍的誤解，但是相信我，不管是高能物理理論還是凝聚態理論，雖然兩者的成熟理論里都有一大堆很漂亮的東西，甚至由於凝聚態的面更廣所以漂亮的理論更多，但是無論你選哪一個，你作為一個研究者時，絕大部分時候你做的工作都很「臟」非常「臟」
如果不喜歡繁瑣的工作，那一開始就不該想要去讀物理研究生
第三，高能物理的理論這條路是不好走，凝聚態物理也沒好走到哪裡去
最後，既然你覺得高能物理有趣，凝聚態無聊，那就跟著興趣走好了，雖然我相信你現在的眼界非常有限根本對這兩個領域沒有什麼靠譜的認識，但是我覺得這種事順其自然就好，現在和你說再多也沒用，船到橋頭自然直。反正大家都是去做炮灰，去做哪個領域的炮灰也沒必要太糾結吧你開心就好（大霧）

入門前覺得的有趣與否很大程度跟標籤有關係，比如一提低維量子時空的矩陣模型，幾個funky的標籤亮出來，哇好有趣。
入門後的趣味就擺脫標籤了。理論物理框架內本身蘊含的方法與結構，都是想通的，並不取決於標籤。凝聚態理論里的好多趣味和品位，也並不低於高能理論。

這個問題在一部分有志物理的學生中特別普遍。你問一些現在的教授，當年他們有的理論做不下去而走上凝聚態的道路，有的堅持做理論，如今都覺得沒什麼大不了的。所以要認識到物理不只有理論的美。實際上理論的美如此顯然，誰都能欣賞，連民科都能長篇大論的討論，真的做理論是需要真功夫的，如果自覺能力不夠或者不能一路走到黑，就得考慮別的出路。

覺得凝聚態臟，是認識的初級階段，其實物理以後要研究的東西越來越複雜，越來越髒了，越來越要貼近現實世界。認為一定要擁抱理論的美的物理工作者常常做不出什麼有用的理論成果，也沒有突破性的成果。你不知道有些博士雖然對理論有著跟你差不多的熱愛，但是他們自己都覺得自己硬擠出來的論文和成果都是應該直接扔進垃圾箱的，久而久之就覺得是在浪費時間，有些人是在幫導師算公式，這其實是個很「臟」的活。

不是搞理論的，上課一門理論課。不覺得凝聚態應該用dirty形容，我覺得應該用rich這個詞。

初中物理老師本來是中科院凝聚態物理研究所的