物理中的一般准则
物理,似乎是比较大的一个领域,一般而言,总是在某一个方面深入下去,获得理解。
不过,这样就太可惜了,触类旁通,一通百通总是更有效率。
只是,这种一般性的理论,总是过于抽象了,一般来说都是以数学为基础进行建模,然后套上物理实质。在构建之初,或许会考虑诸多因素,从而符合一些观测事实。
比如可加性,伴随的是普通的代数,如果可加性不完全成立的话,比如范数中的次可加性,那就会引入很多复杂性。这些例子其实就是线性物理,和非线性物理的区别,比如非线性光学,其中的物理量就是不能简单相加的,所以对于不同强度的光,所激发出的现象会有很大区别。
说起来,非线性物理就是线性物理的深化,其实我们所见的线性物理理论都是泰勒展开取线性项导致的,如果取高阶项的话,自然就变成了非线性物理。之所以取线性项,因为简单而且够用,就像电磁场按矩展开式,虽然有许多高阶矩项,但是一般也用不上,物理在大多数情况下,并不是寻求一个完美的复杂理论,而是简化的有效的理论。
所以,即使是非常高等的物理学,依然是简单的,可以体现出很多物理直觉,每一个方程其实就是按照物理直觉自然写出的。是否可以求解,结果的准确性则是之后的事情了。
所以,如果这个准则没有搞清楚的话,很容易把物理学成数学,枉顾实际条件,一味追求所谓的演算和推导,就像高考物理一样,物理实质在将方程和定解条件确定后其实就完毕了。
因此,学习物理的关键问题就在于将物理直觉和方程以及定解条件联系起来,比如表面接触,自然会产生一个表面力,有重量的物质自然会诱导一个重力,带有电荷的物体也会随即诱导出电磁力。从场的角度来看,也一样,物质分布所带来的物质场,电荷分布带来的电场,大质量物体带来的引力场。之后的复杂推导,坐标变化,方程求解技巧其实重要性并不高。
这样的话,物理推理就变得非常的优雅而省力,不过,这种自如的转换是离不开大量的练习的,这些转换有些是机械化的条例,有的就涉及很多折衷,经验以及创造力。