关于转去物理的二三事

@尹璋琦老师这学期跟我提了几次,说我可以把自己转专业申请的事情写一写。可我一直拖着,一来毕业季总是有着这样那样的事,或是烦心劳神,或是奔波颠簸;二来关于转到物理这件事我又觉得太过繁杂,过去的几年间发生了很多,心绪也是经历了各种,偶尔得空想想,但事隔不远,总放佛身在山中,反倒识的不清楚。

转眼间我就拖到了六月,大学的最后的一个学期过的竟是格外快。本来习惯了在这个学期里赶各种ddl。最近忽然闲了下来反令我有些措手不及,倒是养成了在北京到处压马路逛街的习惯,慢慢一个人在路上走着,倒是感觉过去的事情逐渐清晰了起来。既如此,索性记录下来,算是对自己的一个交代。如若看君不觉无趣,那便是更好。

事实上在知乎已经有了很多关于怎么自学物理或者转专业考研去物理的问题,下面也有很多很好的回答,包括具体的操作方案和书单(当然了在互联网上就有更多的自学物理的方案了)。我自己在两年前也曾写过一个答案:门外汉如何学习量子物理大学课程? - Jean Proust 的回答。为了防止我自己这篇文字沦为无干货之嫌,我还是先把我的基本信息和看过的书罗列一下吧:

我是一名英语系的学生。除了曾读过一个很短暑期学校,期间修了一门量子力学2和一门量子力学专题外没上过别的物理课。去年五月起跟着尹老师后面做了一些科研,截止在申请前草草赶了一篇paper贴在ArXiv上,如今还在审稿流程中。申请的时候自己心里没有底,把前70来的学校基本都申了一遍,最后大部分学校都给了拒信,除了石溪发了一个master的ad,Dartmouth给了个PhD的offer。最后从了Dartmouth(我知道知乎上大神很多,六大的也是一把,求不喷..)。

自学时候看过的书如下(里面的习题应该有三分之一都处理了,或者至少简单看过然后翻了翻答案):

普通物理:新概念物理教程。数学物理:K. F. Riley的 Mathematical Methods for Physics and Engineering。四大力学:朗道第一卷和金尚年的理论力学,格里菲斯的两本,狄拉克的量子力学原理前一半, Daniel V. Schroeder的热物理学导论。固体物理并没有太认真学,只草草过了遍M. Ali Omar的厚厚一本。广相:微分几何入门与广义相对论前七章。量子场论:认真follow下来的只有Michele Maggiore的A Modern Introduction to Quantum Field Theory。除了在上面列出来的外,其实还参考过很多别的资料,包括网上的各种lectures。去年一年里还读了很多量子光学,量子信息的教材和论文,不过它们应该算不得自学的书单了。

事实上我是从大一的暑假才开始学物理的,刚进大学那会我选了一门高数的选修课(原谅是个文科院校...)。自己抱着一本吉米多维奇的选题集把单变量刷了一遍。同时那个学期万门大学刚刚火起来,从那里看来它推荐的线代教材,买来之后就入迷了(真的是相当好的一本书),然后那学期就把这本书认真刷了一遍。到了大一下,我继续沿着数学啃了下去,买了本Rudin的数学分析原理回来。后来证明,我被这本书给虐惨了。。前面的章节尚可一步步的follow下去,结果到了微分形式那一章我怎么看也没看懂。在尝试了好多次之后只好放弃了。大一下的那会实际上CS这个专业就已经变得特别火,被数分虐惨了之后,我跟风去看了些CS的东西,觉得python看起来挺有意思的样子,就简单学了一些python的基础,后来又花了一个月的时间看了遍C。可是CS的学习让让我觉得有点神烦。我一向到也是一个散漫的人,想要学习的时候纯粹是出于求知欲和兴趣,当CS那边并没有带来享受的时,我把目光转向了物理。

其实我想把行文现在这里中断一下。看起来我大一那年做了和自己专业很不相关的事情,这倒不是出于我对自己专业的讨厌。事实上我那会蛮喜欢自己的专业课,也很喜欢文科。至于自发的学习只是纯粹出于好奇心。年轻那会的求知欲总是出奇的旺盛,一旦意识到这个世界上还有那么多很好玩的东西的存在,对我而言,想到如果自己这辈子对它们一无所知总是一件极为痛苦的事。

大一暑假的那会,由于我实在是散漫的有些过分,买火车票回家的事情被我拖到了很晚,等到去买的时候,只能买到快到8月份的车票了。一整个七月我便呆在学校里,反倒成了一段挺奇特的经历。学校人少,一到放假,人去楼空。而我那时候刚买了一套新概念物理学教程,一个人独自呆在寝室或图书馆里看书打发时间。至今清晰记得刷完第一本力学后的感受,那个时候就忽然觉得,我一定要继续把那么多物理书看下去。现在想来,我也蛮是幸运,由于之前数学打下了不错的底子,普通物理看起来分外轻松。差不多一个星期刷掉了力学后,又滚去看了热学。然而这本书给我感觉并不是很开心,那里关于熵的定义我并不是太喜欢,碰巧那会我已经仔细看过万门大学物理系的书单,知道实际上有一门热力学与统计力学会深入的讨论这些问题。然后就去看了看童哲的视频,并开始看前面书单里提到的热统。

我想差不多把力学电磁学热学(当然我是热统里看的)什么的过了一遍之后,对物理就差不多有一个最初的了解了。很显然这些并没有满足我,然而接下来的学习则是顺理成章了。如今的信息时代,你几乎可以在网上就可以找到所有你需要的学习资料。而一般的本科生的课程:普通物理,四大力学,以及细分了专业之后一些入门级别的教材差不多都是在自学范围内可以完成的。事实上我这写到这里的时纠结良久,我究竟有没有必要把详细的学习经历写一遍呢?跟女朋友讨论了一会这件事,后来意识到,事实上对于每一个独立的个体而言,他们都有着各自独特的经历。不可否认的是,当你决定要自学物理之后,必然会遇到很多困难。然而具体的情况和心境显然每个人都会不一样,就我个人而言,我花了很久的功夫才搞明白量子力学说了是怎么一回事,我也花了很多功夫才认清楚我之所以量子场论开始迟迟学不好是因为对上下指标过于轻视,没有练习好,导致后面寸步难行。然而这篇文章里,讨论这些具体的细节可能并无必要。事实上整个自学给我的体验就是,当你下决心搞明白一个问题,学清楚一个概念的时候,这个问题事实上就已经解决了一半。

说到这里,我想我可能需要把话题转一下,讨论一下英语。英语对我物理的学习的确帮助很大。对于本科的物理的学习而言,如果你善用搜索引擎,基本上绝大部分可能很困扰你的问题,你都能在谷歌上找到答案。当然了,一般都是英文的答案。因此,学好英语,至少达到阅读原文不会遇到太多麻烦(其实教材的语言都是很简单的。。)以及做好科学上网的工作是我最推荐的两个具体的点。当然,我知道,国内也有不少不错的教材和中文网上讨论的资料,如果一个人英语不好,但物理学的很好我也不会惊讶。我只是确实在这两个方面受益良多,故有此推荐。另外来说,如果以后做科研,英语也是逃不掉的东西。即便日后不做物理了,学好英语给我总感觉是受益远远大于成本的事。

事实上,我不想,也没有能力在这篇文章里提出更多的关于自学物理的建议,更没有能力把自己的经历刻画成一个模板的形象,仿佛在说:你们来看,想要自学物理,只要按照我的方法来打包票你会坚持下去。物理的教材和资料在今天几乎可以用海量来形容,除了很容易查到的经典的教科书,还有无数的挂在网上免费公开的讲义资料。我一开始的确是按照所谓的经典的教材看的,然而并不是所有的教材都适合我。比如量子场论我书单里的教材是自己瞎摸索的一本很新的教材,而关于洛伦兹群上下指标那一块我是在一个网上的讲义上彻底弄明白的。其实我反而有一种奇怪的感觉,当一个人下决心想要自学物理的时候,他本来就已经踏上了一条少有人走的路。而如果在处在这种时候,还要执着的依靠于某一个人的经验或者所谓的模板才知道自己该怎么办的时候,是相当危险的。我承认,自学物理是件很开心的事,但也是一件艰辛的,需要大量的时间精力投入的事,你可以寻求很多的帮助,但最后的最后,只有你一个人能支撑自己走下去。我想每个想要学点物理的人,都是抱着探索更多的未知的初心,如果连这么一个探索的过程都要对别人亦步亦趋,岂不差矣。

写到这里的时候,我自己不禁暗暗开始怀疑,为什么感觉越写越鸡汤呢?方法呢?自学物理的方法呢?具体的刷书单的计划呢?每一本书估计需要花费的时间呢?你在谷歌上找到的不错的资料和网站呢?这些才是真正的干货呐!

然而这些东西真的是最有用的干货么?我在知乎上收藏了自己都记不清的CS的学习路径,计算机硬盘里也有一整套本科的教学材料。此刻我的书架上还摆满了一整套数学里的分析学和代数学的教材。地上还放着两本厚厚的英文的算法导论和数据结构的书。然而,这些书我一本都没有认真的看完过。

原因很简单,我不够喜欢它们,因此也没有下决心要去看完他们。

写到这里,我似乎到达了一个很落俗的结论:想要自学物理,只要下定决心,坚持下去就可以了。

人们在行动之前总会有各种各样的顾虑,我也顾虑过:我该看什么书;我预计要花多久时间看完;哎呀这本书怎么这么难,我上哪找一本用户友好型的书;我该学到什么程度呢, 听说什么共性场论,弦论很厉害的样子,要不要去翻翻看呢。可是据说安德森写过一篇 More is different 的也很厉害的文章,看了之后发现真的很厉害的样子呢,我是不是该多看看凝聚态什么的啊;哎,时间眨眼就过去两三年了,接下来该怎么办啊。。

最后的结果又会怎样呢? 我想应该大致两种,一种越学越喜欢,然后找到自己感兴趣的方向更加坚定要学更多的物理的决心;一种学着学着发现,哎,怎么物理这么麻烦啊,说好的美感呢,摔,网上的人动不动忽悠麦克斯韦方程组,结果真的算起偏微分方程时候怎么这么神烦。完蛋了,广相里面的方程列起来看起来更是变态。量子场论里面的路劲积分和圈图是个什么鬼,简直让不让人活了,要不算了吧。

我很幸运,暂时还是第一种。然而第二种也没有任何的不好,我曾经向往过,也曾经真诚的试过,这就足够了。至少在这个小小的星球上,当生命走到尽头时,不会后悔,曾有过一个纯洁的梦想,却没有付之任何行动。另外,从现实的角度看,自学的经历我想总会对人生轨迹有一定的影响。写到这不禁想起来乔布斯那段经典的话:

Again, you can't connect the dots looking forward; you can only connect them looking backwards. So you have to trust that the dots will somehow connect in your future. You have to trust in something - your gut, destiny, life, karma, whatever. This approach has never let me down, and it has made all the difference in my life.

再次说明的是,你在向前展望的时候不可能将这些片断串连起来;你只能在回顾的时候将点点滴滴串连起来。所以你必须相信这些片断会在你未来的某一天串连起来。你必须要相信某些东西:你的勇气、目的、生命、因缘。这个过程从来没有令我失望(let me down),只是让我的生命更加地与众不同而已。

事实上的确是这样子的,我最开始觉得python有意思,便学了一点。后来coursera上有一门难度不小也很好玩的统计力学与算法的课程,而那里也用的python,我借机会学了matplotlib的库,并积攒了不少用python做模拟的经验。再后来跟尹老师做课题时候,尹老师提到python里有一个qutip的库做量子模拟非常方便。后来发现的确上手特别简单,在做数值模拟的时候,并没有遇到太多的麻烦。再到最后Dartmouth给面试的时候,我和面试官介绍自己的科研经历提到数值模拟的那一部分,面试官打断了一下我: You know,python is THE language in our Lab! 事实上,回头看其中的每一个片段,最开始不过觉得好玩有意思,就自发的去学了一下,而如今回头看起来,这些片段的确一一串了起来,而它们实际上的作用的确是我不可能想象的到的。

写到这里,差不多可以简单讨论一下出路的问题吧。本科阶段的甚至包括一些研究生阶段的教材自学还是没有问题的,但是当本科毕业或者把这些学完之后该怎么办呢?如果还是想继续和物理打交道,那么去读研读博应该是必要的条件。我自己是做了一个很冒险的决定,在自己差不多把本科阶段的底子打下之后,去找了尹老师做了一些项目。然后在除了一段短暂的科研经历外没有任何物理背景的情况下(写推荐信的时候,除了一份来自尹老师的以外,剩下两份一份是学校里面教经济学的高数和线代的老师,还有一份是教我国际金融的老师)直接申了国外的PhD项目。最后的结果也证明决定是相当冒险的,除了一家之外其他的全部把我拒了(我才不会说别家连面试都没给我呢。。)。至于我为何要冒这个险,原因倒也简单,英语系呆久了,蛮想出去看看。虽然我在网上没有见到过从文科直接申到物理PhD的例子(威腾这种自家老爹就是搞广相的教授应该不算在内= =),但没人做过也未必代表一定不可行,万一有哪个学校瞎了眼呢 :) 此外当时也想着,即便申请失败了,去找工作或者考研什么的也不是不可以。

当然了,从概率上来看,在国内的考研成功的几率应该还是比转专业强行申请要靠谱一些的,当然如果你本身是数学专业或者理工专业,同时选修了一堆物理课有gpa还搞了科研拿得到好的推荐信那当然例外。我记得豆瓣上好像就有一个物理自学考研的小组,人数似乎也不少。但我在这倒也不会推荐一个人是去申请还是考研。毕竟每个人都有绝对的选择的自由,然后要做的就是承担起自己的选择的责任。

好久不写文章,已经搞不懂该怎么给文章结尾了。自学的这一路上,我遇到了很多人真诚的帮助,尤其是尹老师当初对我的接纳对我的申请起到了差不多决定性的作用,我真诚的感激他们。

摔。。似乎真不会给文章结尾了,既然如此,那我还是放几个我觉得这几年受益匪浅的网址出来吧:

Library Genesis

Physics Stack Exchange

David Tong -- Cambridge Lecture Notes on Theoretical Physics

How to become a GOOD Theoretical Physicist

完 :)

发布于 2016-06-15