物理“三宗罪”

Whats the matter？

帶著疑問(wèn)，記者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和校園實(shí)地訪問(wèn)，調(diào)查采訪了部分高一和高二的同學(xué)。除了個(gè)別學(xué)霸大神表示“這都不是事兒”或者笑而不語(yǔ)外，記者所到之處，果然“收獲”了滿滿的吐槽聲：

——上課好像都聽懂了，做題全不會(huì)，成績(jī)單下來(lái)全是淚，別提了！

——外語(yǔ)一樣的術(shù)語(yǔ)，天書一樣的符號(hào)和算式，這課還敢再枯燥一點(diǎn)嗎？催眠效果倒是不錯(cuò)。

——感覺物理就是一幫患有強(qiáng)迫癥的死硬理性派鉆牛角尖鉆出來(lái)的學(xué)問(wèn)，學(xué)會(huì)這玩意跟學(xué)會(huì)茴香豆的茴有四種寫法有區(qū)別么？

——沒(méi)選報(bào)物理是因?yàn)槲野祽俚哪莻€(gè)女生說(shuō)，像謝耳朵那樣的物理男都是高智商低情商的奇葩。

……

通過(guò)整理歸納，記者發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們的槽點(diǎn)雖然五花八門，但有三個(gè)方面的抱怨特別集中——物理君啊，快來(lái)直視大家對(duì)你所犯“三宗罪”的控訴：

太抽象！

@禹粒子（江山中學(xué)）：其實(shí)我不是天生物理黑，相反，從小到大都還蠻熱愛科學(xué)的。初中時(shí)，我也沒(méi)覺得物理有多難，那時(shí)候的物理基本上都是從身邊熟悉的日常現(xiàn)象出發(fā)，探尋它們背后的“道理”，學(xué)起來(lái)常常會(huì)有一種揭開謎底的快感。然而，上高中以后，我感覺物理課上講的東西越來(lái)越“沒(méi)樣子”了。什么動(dòng)量沖量，勻加速勻減速，分子勢(shì)能，還有什么電場(chǎng)磁場(chǎng)……天了嚕，我努力去試圖想象和理解這些無(wú)比抽象的概念，最后卻往往還是似懂非懂，有種深深的無(wú)力感。

@砍竹子的小菇?jīng)觯ㄊ捝街袑W(xué)）：“忽略摩擦力”“勻速直線運(yùn)動(dòng)”……我所做的物理題目似乎永遠(yuǎn)建立在這些所謂的假設(shè)條件之上。每次做題時(shí)間久了，我感覺自己就像懸浮在空中一樣，玄玄乎乎的，非常不真實(shí)。比如“無(wú)限光滑的平面”，“無(wú)限光滑”到底是多光滑?。吭俦热纭皼](méi)有形狀與大小的質(zhì)點(diǎn)”，形狀和大小都沒(méi)了，這東西還能存在嗎？這不是玩虛的嗎？這些腦洞開得太大，我想象力太弱跟不上??！

第二宗“罪”

套路

@逗號(hào)（余杭第二高級(jí)中學(xué)）：有時(shí)候從一堆草稿紙中抬起頭來(lái)，會(huì)瞬間恍惚，不知道自己究竟是在做物理題還是數(shù)學(xué)題。真的，現(xiàn)在動(dòng)不動(dòng)就是乏味的公式、計(jì)算，難道不知道“多一個(gè)公式就會(huì)少一半讀者”的道理么……相比之下初中《科學(xué)》的物理部分真像一本“趣味科普書”啊。

@吃著火鍋唱著歌（嘉興高級(jí)中學(xué)）：做物理題沒(méi)勁透了，無(wú)非是用這個(gè)公式來(lái)套，或者用那個(gè)公式來(lái)套，套來(lái)套去，真是滿滿的“套路”。說(shuō)好的“自然之美”呢？說(shuō)好的“創(chuàng)造性思維”呢？有時(shí)候我真心認(rèn)為，物理干脆改名叫作“公式學(xué)”算了。

第三宗“罪”

刷來(lái)刷去

門在哪里？

@葉子江（浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗(yàn)中學(xué)）：我大概不算很聰明，所以相信勤能補(bǔ)拙。以往的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)長(zhǎng)的教誨都告訴我，有困難，多刷題。這條“定律”在英語(yǔ)、化學(xué)甚至數(shù)學(xué)等科目上都幫助過(guò)我，可偏在物理這門課上好像失效了。我很努力地刷了很多題，做完也都認(rèn)真地對(duì)照答案和解題思路。總以為熟能生巧，然而并沒(méi)有什么用，遇到新題依然一頭霧水。我愿意更努力，可是到底該怎么努力才有用呢？我有點(diǎn)茫然。

@追風(fēng)少年（樂(lè)清中學(xué)）：我承認(rèn)我最終沒(méi)選報(bào)物理的原因比較功利。很多事實(shí)似乎都在表明，物理并不是一門分?jǐn)?shù)與用功程度成正比的課程，并不像其他課程只要足夠努力就會(huì)收獲高分，它似乎更像是“聰明人的游戲”，門口好像有一道高高的“智商門檻”，你夠不到就是夠不到。我有信心去和那些“大神”們拼天賦、拼“悟性”嗎？這個(gè)真沒(méi)有。

見招拆招/

物理達(dá)人陪審團(tuán)

第一回合：物理真的太抽象嗎

張翰：

別怕“抽象”，它只是為了幫你看見這個(gè)世界

的簡(jiǎn)單

當(dāng)你在物理這個(gè)大坑里苦苦掙扎的時(shí)候，有沒(méi)有想過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題：物理到底是什么？

還記得小時(shí)候老爸帶我散步時(shí)講過(guò)的一句話：“你看眼前的這棵樹，它在漢語(yǔ)里叫柏樹，而在其他國(guó)家，這棵樹有別的名字。所以，名字并不重要，重要的是它的本質(zhì)。”雖然當(dāng)時(shí)懵懂，但我的頭腦里第一次有了“本質(zhì)”這個(gè)概念。

我們每個(gè)人都曾描述過(guò)周遭的事物。我們可以用文學(xué)的方式，也可以用繪畫的方式……無(wú)論哪一種方式，其實(shí)都在不同程度地做著“簡(jiǎn)化”。因?yàn)檎鎸?shí)世界的萬(wàn)事萬(wàn)物都是極其復(fù)雜的，再詳盡的文字都不可能面面俱到，再細(xì)膩的畫筆也不可能纖毫畢現(xiàn)，如果一絲細(xì)節(jié)都不肯舍棄的話，實(shí)際上我們就無(wú)法對(duì)任何事物做出描摹。

比方說(shuō)我們想知道一個(gè)箱子有多大，很簡(jiǎn)單吧？但實(shí)際上，這箱子的每個(gè)面都不可能是一個(gè)嚴(yán)格的矩形，它的表面也并不平整，和地面之間的靜摩擦力以及空氣壓力會(huì)導(dǎo)致它輕微形變，還有溫度變化帶來(lái)的熱脹冷縮……當(dāng)你計(jì)算它的體積時(shí)，其實(shí)是把這個(gè)箱子簡(jiǎn)化成了一個(gè)只有長(zhǎng)寬高三個(gè)維度的長(zhǎng)方體，而對(duì)它的材質(zhì)、大氣壓力、環(huán)境溫度等等忽略不計(jì)；如果不這樣做，“求體積”這件事將變得困難無(wú)比，甚至成了“不可能完成的任務(wù)”。

這個(gè)方法，就叫“抽象”。所以，關(guān)鍵是先不要被“抽象”這個(gè)詞嚇住——它要做的并不是把簡(jiǎn)單的事情弄復(fù)雜，而是恰恰相反。它給你一雙“慧眼”，透過(guò)紛繁復(fù)雜的表象，看到一個(gè)簡(jiǎn)潔、清爽的世界。

這就是物理，它用化繁為簡(jiǎn)的方式來(lái)看待和描述世界，探究事物的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律。我相信，如果你也能學(xué)會(huì)用這樣的眼光來(lái)看問(wèn)題，學(xué)起物理來(lái)一定會(huì)輕松得多，也饒有興趣得多。

陳峰：

打開那扇具體與抽象之間的“任意門”

我還清晰地記得，小學(xué)常識(shí)老師在給我們上“水的蒸發(fā)”這一課時(shí)，一走進(jìn)教室，二話不說(shuō)，拿起一冷一熱兩塊濕抹布就往黑板上擦。瞬間，我就被吸引住了……從此，我每天都很期待上常識(shí)課，這種興趣和好奇心一直保持到初中科學(xué)課、高中物理課，然后延續(xù)至今。

物理抽象嗎？確實(shí)，它需要從具體現(xiàn)象中歸納出原理、規(guī)律。但同時(shí)，這些看似“虛頭巴腦”的原理、規(guī)律，又實(shí)實(shí)在在地存在于具體的萬(wàn)事萬(wàn)物之中——你可以在各種眼花繚亂的現(xiàn)象背后找到它，可以通過(guò)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證它，更可以在工作和生活中應(yīng)用它。

比如美劇《生活大爆炸》里，那幾個(gè)有些“宅”的理科男，就運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)，讓自己的生活變得多姿多彩。再如《神探伽利略》中那位湯川學(xué)教授，更是通過(guò)物理公式計(jì)算，將一個(gè)個(gè)犯罪分子繩之于法！

我真心覺得，學(xué)物理，千萬(wàn)不能一頭扎進(jìn)課本和習(xí)題冊(cè)里出不來(lái)，而應(yīng)該帶著對(duì)世界滿滿的好奇心，養(yǎng)成將理論知識(shí)與自己的日常經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)的習(xí)慣，最終你會(huì)找到并且打開那扇連接具體與抽象的“任意門”，而物理君那張“高冷”的臉也將變得可親可近。

第二回合：物理真的全是套路嗎

柯趙軻：

套路？拜托，咱們玩的是“反套路”！

以前如果有人問(wèn)我怎么學(xué)物理，我會(huì)立刻回答：讀題，思考，計(jì)算，得出答案。那時(shí)，我就是個(gè)典型的“套路黨”——物理在我眼里，無(wú)非就是運(yùn)用公式解開難題的過(guò)程。

直到有一天，我偶然在網(wǎng)上看到一個(gè)問(wèn)題：“一滴水從很高的地方以自由落體方式掉下來(lái)，會(huì)砸死人嗎？”我第一反應(yīng)是，這人是來(lái)搞笑的吧，沒(méi)見過(guò)下雨嗎？可是看到下面一幫物理大牛的討論，我發(fā)現(xiàn)，原來(lái)，在一定的條件下，一滴水還真能砸死人！

后來(lái)又看到了一些千奇百怪的“另類”問(wèn)題，比如“綠巨人浩克跳起來(lái)會(huì)砸壞地面嗎？”“一把掃帚如何做到直立不倒？”“人能拉動(dòng)卡車嗎？”……這些居然都能通過(guò)物理計(jì)算得到驗(yàn)證，令人腦洞大開，好玩極了。我開始意識(shí)到，物理其實(shí)是“反套路”的。

我開始學(xué)著自己推導(dǎo)每一個(gè)公式，認(rèn)真地理解和思考它們是怎么來(lái)的、意義何在。我一次次體會(huì)到，這些看似簡(jiǎn)單的公式中，隱含著許多極為大膽的創(chuàng)新理念，它們本身就是對(duì)前人觀點(diǎn)、傳統(tǒng)觀念、經(jīng)驗(yàn)常識(shí)等等“老套路”的挑戰(zhàn)甚至顛覆。比如自由落體公式，否定了物體下落速度與自身輕重有關(guān)的錯(cuò)誤直覺。再比如那個(gè)簡(jiǎn)潔到連普通中學(xué)生都能完成計(jì)算的狹義相對(duì)論公式，更是幾乎完全改變了人類看待整個(gè)世界的角度和方式！

這個(gè)發(fā)現(xiàn)，不僅幫我加深了對(duì)物理這門課的理解，更重要的是讓我意識(shí)到要有一種“反套路”的獨(dú)立思考精神。比如以前我從未質(zhì)疑過(guò)“標(biāo)準(zhǔn)答案”，而現(xiàn)在會(huì)思考“標(biāo)準(zhǔn)答案一定正確嗎”“它提供的解題思路和過(guò)程是最好的嗎”……你別說(shuō)，還真有許多新發(fā)現(xiàn)。再比如有很多同學(xué)喜歡寫小說(shuō)，但我覺得很多小說(shuō)都是千篇一律，我能不能寫點(diǎn)不一樣的呢？于是我把小說(shuō)結(jié)構(gòu)和力學(xué)定律相結(jié)合，用物理公式的形式寫了一篇科幻小說(shuō)，結(jié)果被同學(xué)們爭(zhēng)相傳看，還得了作文比賽的大獎(jiǎng)呢。

趙世杰：

偉大科學(xué)家，也可能被“直覺”蒙蔽，所以……

不少同學(xué)都會(huì)吐槽做物理題時(shí)需要計(jì)算的地方太多，甚至說(shuō)“物理數(shù)學(xué)，傻傻分不清”。作為定量分析的計(jì)算，對(duì)于物理來(lái)說(shuō)，當(dāng)然有多重意義，這里我只談?wù)勊疤茁贰敝g的關(guān)系。

“套路”有很多種，比如傳統(tǒng)的觀念、舊有的理論等，而其中有一種叫“直覺”。直覺引導(dǎo)我們認(rèn)識(shí)世界，但很多時(shí)候也會(huì)誤導(dǎo)我們，讓我們犯“想當(dāng)然”的錯(cuò)誤——甚至連科學(xué)家也未能幸免。分享兩個(gè)觸動(dòng)過(guò)我的小故事：

光的本質(zhì)是什么？物理學(xué)家們?cè)?jīng)分為互不相讓的兩派：“粒子黨”和“波動(dòng)黨”。法國(guó)科學(xué)家泊松屬于粒子黨，他通過(guò)嚴(yán)密的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)了“波動(dòng)說(shuō)”的一個(gè)“大Bug”——假如光真的是一種波，那么用一張圓形不透明的小紙片去遮擋一束光，形成的圓形黑影的正中央，應(yīng)該出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)！可是誰(shuí)曾見過(guò)影子中央的亮點(diǎn)？這簡(jiǎn)直太荒謬了有木有！泊松興高采烈地公布了這個(gè)計(jì)算……然而后來(lái)的事情我們都知道，實(shí)驗(yàn)表明，這個(gè)亮點(diǎn)確實(shí)存在。泊松原本打算用來(lái)摧毀“波動(dòng)說(shuō)”的武器，卻成了證明其正確性的有力證據(jù)！

接下來(lái)，偉大的愛因斯坦出場(chǎng)了。1915年，愛因斯坦提出廣義相對(duì)論，得出“引力場(chǎng)方程式”。大家在解這個(gè)方程時(shí)，發(fā)現(xiàn)它會(huì)“導(dǎo)致”宇宙膨脹或收縮。愛因斯坦無(wú)法接受這樣“怪異”的結(jié)論，于是動(dòng)手修改方程式，人為加進(jìn)了一個(gè)“宇宙常數(shù)”，以保持宇宙靜止不變。若干年后，天文學(xué)家哈勃發(fā)現(xiàn)并且證實(shí)了宇宙正在膨脹。愛因斯坦聽說(shuō)后，趕緊把“宇宙常數(shù)”從方程式中去除，并且說(shuō)：“這是我犯過(guò)的最大錯(cuò)誤……”（今天的科學(xué)家又重新引入了“宇宙常數(shù)”，用以代表導(dǎo)致宇宙加速膨脹的“暗能量”——編者注）

所以，幸好我們會(huì)計(jì)算。不是嗎？

第三回合：物理前面真有一道高高的“智商門檻”嗎

王彎：

從看見樹木

到看見森林

作為一枚通常被認(rèn)為是“理科智商捉急”的文科生，覺得有資格來(lái)談一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。因?yàn)槲矣惺芬詠?lái)第一次掛科，就是栽在物理這門課上。那時(shí)候真是覺得使出渾身力氣都入不了門，上課也用心聽了，習(xí)題也認(rèn)真做了，可依然如墜霧里。

有段時(shí)間身邊不少自詡為“文藝青年”的同學(xué)都在寫小說(shuō)，我也是其中一個(gè)。小說(shuō)，包括影視作品，通常有個(gè)創(chuàng)作環(huán)節(jié)簡(jiǎn)稱“人設(shè)”，就是在編故事之前，先設(shè)定小說(shuō)里會(huì)有哪些主要人物，他們是誰(shuí)，各自有著怎樣的背景、身份和性格，他們間的關(guān)系是怎樣的……實(shí)際上就是一個(gè)“建?！钡倪^(guò)程——在頭腦中構(gòu)建出一個(gè)“真實(shí)世界”，然后人物就在這里面“活動(dòng)”，故事也在這里面合情合理地發(fā)生、發(fā)展……

一天，我忽然心血來(lái)潮，拿出一疊白紙，開始像給小說(shuō)做“人設(shè)”一樣，把物理課的那些知識(shí)點(diǎn)一個(gè)個(gè)列在上面，然后試著標(biāo)出它們之間的關(guān)系……寫著畫著，我心里仿佛真的有一扇大門在慢慢開啟。我看到的知識(shí)不再只是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的點(diǎn)，而是彼此關(guān)聯(lián)，相互交織，組合成了一個(gè)完整的世界。

在這個(gè)世界里，籃球飛向籃筐和月球繞著地球運(yùn)轉(zhuǎn)其實(shí)是一回事，自由落體的極限速度就是物體得以逃離地球的第二宇宙速度，構(gòu)成我們身體的基本材料跟遙遠(yuǎn)星系一模一樣，電不是一種“東西”而是一種能量，要想理解它的種種神奇首先要把力學(xué)的基本概念真正地掌握于心……

從此面對(duì)物理，我開始有了豁然開朗、融會(huì)貫通的感覺，成績(jī)單也越變?cè)胶每戳?。就像得到了一張地圖，清楚了自己身在何處，就不容易迷路，也更容易找對(duì)方向。

陳峰：

好奇心是跨越門檻的動(dòng)力

其實(shí)我不同意所謂“大神”就可以輕松搞定物理，除了傳說(shuō)中極個(gè)別的“天才”之外，我見到的幾乎所有“物理達(dá)人”也都是要付出努力去刻苦鉆研的。

但努力鉆研跟努力刷題還是不一樣。后者是沖著考試和分?jǐn)?shù)去的，而前者是出于興趣和追求。對(duì)我來(lái)說(shuō)，這種興趣來(lái)自對(duì)于“未知”的好奇。

我在香港科技大學(xué)上的第一節(jié)大學(xué)物理課上，白發(fā)蒼蒼的老先生突然拋來(lái)一個(gè)問(wèn)題：“你們知道為什么要學(xué)習(xí)物理嗎？”同學(xué)們個(gè)個(gè)呈現(xiàn)出“問(wèn)號(hào)臉”，老教授慢悠悠地講道：“一個(gè)人走到蘋果樹下，看到頭頂上有一只紅彤彤的大蘋果搖搖欲墜。文學(xué)家會(huì)揮筆寫詩(shī)，哲學(xué)家會(huì)駐足深思，生物學(xué)家會(huì)判斷品種，地理學(xué)家會(huì)分析土壤和降水，化學(xué)家會(huì)思考蘋果酸的化學(xué)式和用處……唯有物理學(xué)家因?yàn)橹廊f(wàn)有引力定律，立即快步走開，成功躲開掉下來(lái)的大蘋果，然后趁著其他人抱頭痛哭的時(shí)候，氣定神閑地?fù)炱饋?lái)吃掉它?！闭麄€(gè)教室里哄堂大笑。這雖然只是個(gè)笑話，但卻道出了我為何會(huì)喜歡物理的根本原因——它具有魔法般的預(yù)知能力。

比如：在真空環(huán)境中，從10米高處放下一個(gè)小球，它將會(huì)在1.4秒后落地。

只要知道若干參數(shù)，我們就能夠準(zhǔn)確地預(yù)言將有什么事發(fā)生。于是我們可以預(yù)報(bào)每一次日食、月食和流星雨的發(fā)生時(shí)間，可以利用公式計(jì)算發(fā)現(xiàn)一顆“新”的行星（海王星），可以把飛行器送到我們想要它前往的地方，可以在地球上制造出遠(yuǎn)超太陽(yáng)中心的高溫，可以讓每個(gè)人打開手機(jī)就能知道自己身處何方……

劉慈欣的科幻小說(shuō)《三體》之所以如此吸引人，就是因?yàn)樾≌f(shuō)中的情節(jié)并非泛于空想，而是根據(jù)相應(yīng)的物理學(xué)原理得出的。書中描繪的“三體世界”“水滴”“面壁者”“黑暗森林”，說(shuō)不定真的會(huì)在哪一天成為現(xiàn)實(shí)！

物理預(yù)言了許多我們難以想象的神奇存在（比如2016年引力波的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了愛因斯坦100年前的預(yù)言），更預(yù)知了我們生活的變化，社會(huì)的發(fā)展，以及整個(gè)世界的走向。如果你對(duì)未知和未來(lái)充滿好奇，怎能不愛上這門課？

唯有熱愛，而不是對(duì)分?jǐn)?shù)的追求，才是幫助你跨越一道道門檻、探險(xiǎn)奇妙物理世界的持續(xù)不斷的動(dòng)力來(lái)源。

王建薇：

不是聰明人才能學(xué)好物理，而是學(xué)物理讓人更聰明

復(fù)旦大學(xué)曾對(duì)核物理專業(yè)的畢業(yè)生去向做過(guò)一次調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有不到十分之一的學(xué)生畢業(yè)后從事與核物理有關(guān)的工作，其余的畢業(yè)生紛紛改行。對(duì)此，很多人都說(shuō)這是“物理系的失敗”。我所任教班級(jí)的部分學(xué)生、家長(zhǎng)，也或多或少表露過(guò)“學(xué)習(xí)物理好像沒(méi)什么用”的看法。但我的觀點(diǎn)恰恰相反。

我認(rèn)識(shí)不少本科學(xué)了四年物理專業(yè)后改行或轉(zhuǎn)專業(yè)繼續(xù)深造的同學(xué)，當(dāng)他們面臨著新專業(yè)、新領(lǐng)域時(shí)，即便是大學(xué)里讀物理讀得很艱苦的那些同學(xué)，也普遍感到“So easy”，而且都發(fā)展得挺不錯(cuò)的。因?yàn)?年的物理專業(yè)訓(xùn)練使他們具備了良好的素質(zhì)，為今后的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，于是即便是去了不同的領(lǐng)域，也能夠很快適應(yīng)。有時(shí)候，“無(wú)用之用，方為大用”。

其實(shí)很多高中生也已經(jīng)意識(shí)到這一點(diǎn)了。我在我的學(xué)生中做過(guò)“你學(xué)習(xí)物理是為了什么”的問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)果蠻令我意外的——有21.1%的同學(xué)表示今后想從事與物理相關(guān)的職業(yè)，而多達(dá)76.1% 的學(xué)生都覺得，通過(guò)學(xué)習(xí)物理而凝煉成的思想、方法和能力，將會(huì)對(duì)今后的發(fā)展大有裨益。

我覺得很欣慰。真的，與其說(shuō)是“聰明人才能學(xué)好物理”，不如說(shuō)是“學(xué)物理讓人變得更聰明”。