理論物理專業是個啥？|物理學家|上帝

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原標題：理論物理專業是個啥？

吳寶俊（中國科學院大學）張軒中（科普作家）《中國青年報》（ 2016年02月29日 12 版）

理論物理學，業內人士不乏自戀地把它稱作「離上帝最近的職業」。

理論物理學的主要工作是解決小到基本粒子，大到宇宙空間的幾乎所有物理問題，終極目標就是弄明白上帝是如何構造這個世界的——敢窺探上帝的心思，恐怕也只有物理學家有這個膽子。

理論物理這個專業彙集了世界上最聰明的人。你知道頭髮亂糟糟的愛因斯坦嗎？他是一個理論物理學家。

你知道那個坐在輪椅上的歪著脖子經常發表奇談怪論的霍金嗎？他也是一個理論物理學家。

你知道美劇《生活大爆炸》里呆萌神經的謝耳朵嗎？他還是一個理論物理學家。

學理論物理需要上什麼課程？理論物理門檻很高，一定要去正規的大學從本科一路讀到博士畢業，才算入門。

本科首先學習普通物理課程，學會用微積分和線性代數的方法處理物理問題，算是從中學到大學的過渡。

此後開始學習最重要的四門基礎課：理論力學、電動力學、量子力學、統計力學，簡稱為「四大力學」。這「四大力學」與「四大天王」「四大名捕」一樣，充滿了魅力與殺傷力。

理論力學，簡單地說，就是建立力學的公理體系，不再揪著牛頓三大定律不放，而是從伽利略相對性原理和最小作用量原理出發，利用一個叫「拉格朗日量」的東西把所有力學問題都解決了。更有甚者，全書不需要畫一張圖，聽起來是不是很刺激？

電動力學，不是用來修電動機的。它是一門高屋建瓴的理論課程，主要內容是通過建立麥克斯韋方程組來計算電磁學遇到的問題，解釋電和磁的現象——當然，學完這門課程後你會發現，原來電動力學天生就蘊藏了狹義相對論，其間的理論推演既自然又和諧。

量子力學，可以稱得上是20世紀最有用的學問。我們能有電腦，能有光纖，能有液晶電視，能有智能手機，全都是因為有了量子力學。這門學科的誕生是因為牛頓力學無法解釋原子尺度的物理現象，所以物理學家造反，構造出薛定諤方程，並用新的數學方法做出了一套新的物理理論。就是這個感覺，倍兒爽。

統計物理，因為與熱力學關係密切，所以內容合在一起：熱力學與統計物理，簡稱「熱統」。這門課教會你如何把粒子的動能和勢能這些微觀物理量與整個系統的熵、溫度、壓強等宏觀物理量聯繫起來，並用微觀統計的角度來闡釋諸如熱力學定律這樣的宏觀概念。

學完四大力學這些基礎課，還無法跟得上前沿的進展，在研究生階段還要繼續學習群論、量子場論、量子規範場論、量子統計、固體理論等更進階的研究生課程。

也正因為理論物理學的知識博大精深，我們要藉此機會告訴公眾：一個人沒有接受過正規物理學教育的話，是不可能做出推翻現有理論的偉大工作的。這就好比一個人連顛球、傳球、帶球過人這些基本功都沒練過的話，是不可能在足球場上踢贏梅西、C羅，把世界盃捧回家的。

從研究生階段開始，理論物理學出現不同的方向：研究超導、光學、磁學等屬於凝聚態物理方向；研究廣義相對論，黑洞、宇宙等屬於天體物理方向；研究夸克、中微子等屬於粒子物理方向；研究超弦、膜理論等屬於人煙稀少的方向；研究易經五行八卦上帝耶穌與量子力學相對論之間關係的屬於「精神病」方向。

全國理論物理專業哪家強？咱們不能得罪人，只能說很多大學的理論物理專業都蠻不錯。但筆者強烈推薦的學校有中國科學院大學、清華大學、北京大學、中國科技大學、南京大學、北京師範大學、中山大學。這些學校的理論物理專業各有所長，又都十分重視教學和物理學人才的培養。

有理想的年輕人如果選擇報考這幾所大學，相信我，沒錯的。