08期 为什么大学教授说高中学科都是“伪学科”？（上）

为什么大学教授说高中学科都是“伪学科”？（上）

喜马拉雅的朋友，你好！我是颜晓川。

我们在上一期里讲到，物理专业是一个“黄金专业”。但是它对人的要求也极高，不是所有人都有能力学好物理。在这一期里，我会向你介绍，真正的物理，到底难在哪里。

学物理的第一个挑战是从高中的直观物理转变到大学的抽象物理。高中的时候，我们学了例如滑轮，浮力定律，自由落体，电流等直观的概念。我们可以想象一个球从高空落地的场景，我们也可以把电流想象成水流，水往低处流，电往低压流，等等。所以，你可以通过对物理问题进行直观的想象来入手解决问题。

但是，在大学里，你会学习近代物理。这种物理，包括量子论，相对论等，它们研究的东西比高中物理学的东西要抽象的多。有时候现代物理概念是没办法用直观的想象来思考的。大多数时候，你脑子里面就想象不出来这个物理现像。

比如说，高中学万有引力的时候，你可以想象一个苹果和地球相互吸引，所以苹果落地，你脑子里面可以有这么一幅直观的画面。但是，大学里面物理更加抽象。例如，在量子力学的一个概念，简单的说就是一个电子它既在这里，同时又不在这里。你能想象出一个既在桌上，又不在桌上的苹果吗？我不行，爱因斯坦也不行！（爱因斯坦想象不出来量子论的概念是有一个典故的）。

实际上，在大学里面学的物理概念，大部分都是你看不见，摸不着的。而最重要的是，你连想象都想象不出来。你在高中用来学物理的直觉一下子就失灵了。所以，为了了解物理的这些概念，你需要依赖于数学，例如微积分，线性代数，微分方程等。你需要换一个语言，把中文或者英文换成数学语言，才能明白和解释物理概念。

我的一位老师，哈佛大学天文系教授，哈佛天文学专业总负责人，美国科学促进会天文分会的主席艾丽莎·古德曼教授，就跟我讲述了她自己教物理和学物理的经历。

我问：“古德曼教授，你的学生学物理遇到的困难是什么？”

古德曼：“很多时候，学生就想躲数学。物理这个学科的特点是，它有一个巨大的金字塔一样的知识结构。任何人要想明白当今的物理学，有趣的、前沿的东西，例如那群粒子物理学家在粒子对撞机做的各种实验，都需要从那个金字塔的根基开始学习。要一层一层的学上来，学很多年，学的好的，才有可能明白。这些概念都是由数学来表述的，所以如果不明白这些研究背后复杂的数学，你是不可能明白这些有趣的概念的”。

“你上大学以后，你很可能会遇到这样的课。我在麻省理工学物理的时候，我有一个教授就在黑板上写数学式子。他一个一个式子进行推导。有一次他写了75个式子！每一个式子都是从它前面的几个式子推出来的，然后每个式子都有一个编号。比如，第7号式子和第14号式子结合，然后把这个结合的式子带入第47号式子，你就得到第75号式子”。

古德曼教授刚才讲了，数学在物理学习中有重要的地位。物理教学对学生的数学方面是有比较高的要求的。一般在大学里面学物理的，最后学出来的，多多少少数学天赋都是有的。中国物理学专业排名全国第一的南京大学物理学院的吴小山院长就是一个例子。

吴小山院长说：“我们当时江苏的高考是考7门，数学、物理、化学、生物、语文、英语、政治。我这几门里面呢，其实除了数理化，我成绩都不太好。82年的时候我高二。他们那一年高考的时候，他们的模拟卷子我也考了一次。那次考的最好的是数学，差一分满分，所以我印象比较深。平时在我们班，我的数学也不差的。有什么难题，都是老师都解不出来的题，基本上在我这儿都可以解得出来”。

就同样的问题，我又问了我的另外一位物理老师。他是哈佛大学的物理学博士毕业生，现在是麻省理工学院物理系的教授，以及科学与社会系的系主任，我问：“凯瑟教授，在数学方面，你怎么要求学生？”

凯瑟：“我们希望学生把相关的物理概念里面的数学练到骨子里面去。当然要达到这个程度，大量的磨练是少不了的。你要准备这为此付出、流汗、挣扎着走过这条路“。

如果你说我听说过薛定谔公式，我会跟你说，那不够。 我要让你跟我说：“我真的把薛定谔公式运用在了各种不同的情况和环境中”。

通过针对不同物理情况进行过各种演算，我真的对它有了一定的深入理解和体会。要达到这个目标，反复的学习和练习是不可少的。我们希望学生能够能把这些核心的物理规律和表述的数学练到骨子里去。如果你只是把这些概念在脑子里面想过一两次，或者是听过一两个讲座，你是达不到这个程度的。要达到这个程度，需要的是非常大量的练习”。

从教授们所讲的来看，要学好物理，你一定要有一定的数学天赋，要对数学逻辑有一定的敏感程度。在物理里面，数学不是万能的，但是没有数学却是万万不能的。所以，如果你在高中的数学学习中感觉不错，而且你的数学成绩和其它科目比起来也比较优异，那么你选择物理专业就会有一定优势。

相反，如果你在高中阶段学习数学就感觉力不从心，甚至有点举步维艰的话，那么不管你多喜欢市面上某些物理的科普读物，你到大学以后学习物理专业会很吃力的。

但是，是不是只要数学好，就能学好物理呢？

答案是：没有那么简单。很多同学都有数学特长，但是，光是数学好的同学，往往他们最后不得不离开物理。因为他们会逐渐认识到了，完全用学习数学的方法，是学不好物理的。其实，物理对人的要求，远远不止数学这一个门槛。这也是为什么我们说物理是最挑人的专业。

不管在中国还是在美国，物理学都被称为最难的学科之一。所以，虽然拥有一个物理学的学位是一件令人羡慕的事情，它也能给你带来很多的优质工作机会。但是我们在深度了解这个专业之前，不能贸然地进入它，因为你不一定是这块料。如果你学得好，整个世界都为你敞开。但是，如果你学不好，转系或者失业就是你的结局。

那么，除了数学，物理还有哪些要求呢？请听我们下期节目。