從我們有認知,到大學畢業,數學、物理作為自然學科,雖然難學,但是還是得到了很多學習者的選擇,讓國家在需要這方面人才時不短缺。不過提起數學物理學,能認真解釋的人還真不多。我試探地問問我的學生,一臉懵。怯怯地說:「老師我聽說過數學、物理,沒聽說過數學物理學」。我接著說:「你去百度上查一查,看看有沒有相關的解釋」。同學們於是拿出手機一通搜索,不錯還真查到。於是舉手告訴我:「老師,百度上說,數學物理學是以研究物理問題為目標的數學理論和數學方法。它探討物理現象的數學模型,即尋求物理的數學描述,並對模型已確立的物理問題研究其數學解法,然後根據解答來詮釋和預見物理現象,或者根據物理事實來修正原有模型。」讀完之後一陣大聲嚷嚷:「老師不明白?」那怎麼給學生解釋這個數學物理學呢?
一、從科學探索獎得主,看看數學物理學的學科範圍
2019年11月2日晚,北京,舉行了首屆「科學探索獎」頒獎典禮,在這個頒獎典禮名單上第一份禮物就是來自中國科學技術大學的陳宇翔、上海交通大學的劉江來、北京大學的劉若川、南京大學的方賢綱、清華大學的王亞愚。看看這五位探索獎得主的科研經歷,讓我們大家一起來了解數學物理學。清華大學王亞愚鼓勵他致力於關聯與拓撲量子材料中新物理效應和高溫超導微觀機理等問題上的大膽突破。北京大學北京國際數學研究中心副教授劉若川,科學探索獎肯定他致力於將經典的複數域上的幾何學理論拓展至p進數域,對p進簇的黎曼-希爾伯特問題取得突破性進展,鼓勵他在非交換p進Hodge理論方向努力攻堅。中國科學技術大學的陳宇翱表彰他在量子物理和量子信息領域的傑出貢獻,鼓勵他對光與冷原子量子調控技術的探索,並系統地應用於量子通信、量子計算與模擬和量子精密測量等多個研究方向。
二、數學物理學是數學和物理學在科學研究中孿生兄弟,是很有吸引力的新興領域
從小學的數學、科學課,到中學的數學、物理課,在同學們的腦海中,數學和物理是彼此獨立的學科,各自有各自的學法和解題的思路。相互之間的聯繫同學們可能還沒有太注意。然而通過這次科學探究獎的獲得者研究的學科領域看,數學和物理是基礎科學研究中的孿生兄弟。彼此都很了不起。也產生了一些有世界影響力的領域,比如拓撲、比如量子,這些新興領域是世界科學研究的難題,有很多問題亟待去人類解決,我們的先人們已經做了大量的基礎研究,科學研究的接力賽,正在很多喜歡科學的科研人員中,前僕後繼。這是一個很有魅力的領域,希望通過這篇文章介紹引起夢想著成為科學家的同學們注意。
三、中學生要把兩個學科聯繫在一起學,並駕齊驅,在將來才有可能走進這個領域裡
科學普及是一件很重要的事,廣大青少年從小學到高中,培養他們喜歡數學和物理,為將來我國的基礎科學後繼有人打地基,要從小就給這些孩子做科學普及。數學和物理,作為中學生很重要的課程,因為學起來有難度,也因為學生們不知道學完學好之後會給自己帶來哪些利益,因此有些學生開始放棄,缺乏足夠的吸引力。看著學生們每人拿著一款手機,卻不知道,這個手機有多少是物理知識、多少是數學知識,所以讓中學學生喜歡物理、數學學科,有一件很重要的事情,就是讓他們知道科學研究與我們的生活有多遠的距離,激發他們的學習興趣。比讓他們天天玩遊戲更有意義。
科學探索獎,給青年科研工作者加油助力,讓更多的年輕人駐足在科學研究的領域裡,成為科學家變成一些具體可執行的案例。得到企業的資助,得到社會的認可,更應該得到廣大中學生知道他們的研究領域,讓這些年輕的科研工作者成為中學生學習追逐的科研明星,為將來教育培養出更多的科學家助力,如果科學研究成為中小學、大學生的一種時尚,中國的科學家走上諾貝爾獎領獎臺可期。