Saturday, June 18, 2005

外界對於理論物理學家的工作有著錯誤的想像

外界對於理論物理學家的工作有著錯誤的想像,譬如說,他們以為理論物理學家什麼都算的出來,但是一般而言能算analytic的東西很少,即使你的起手式是對的,能不能算又是另一回事。所以很多東西都只能算近似,發明一些近似與假設來處理問題。(另外,有些人以為美妙的數學就是好的物理?)

在我進入物理系以來,覺得最重要的計算大多用到一個符號,「~」,是不太精確的「等於」的意思,今天介紹一下它的妙用。

「approximately」,意思是說:「瞧,10000跟10001也差不了多少嘛。」如果不相減的話,兩邊的誤差不過萬分之一,已經很讚了。不過,在某些領域人家覺得1跟10000也差不了多少。

「of the same order」,它們在同個數量級。估計數量級的工作比起許多人想像中要來的重要,它可以看出我們的近似對於實際問題來說有沒有用。

這種用法有時候很爽,式子一路寫,沒有單位的常數一路丟:「pi跟3根本就是同個數字!」、「唉唷,2跟1不是一樣嗎?」──有時丟的太過火了,不小心就差了100倍以上,只好回去看看有什麼數字把它撿回來。(對於有些漫畫指出拿3代替pi是數學教育的墮落,我持完全相反的看法)

「proportional to」,左邊正比右邊,如果覺得常數不重要,丟了無妨,單位不對也無所謂──其實只是寫的人懶惰而已。

「maybe, I guess...」,你知道的,考試有時會不太確定……

「note that they have the same unit!」,這個最扯。我沒看過,不過據說在某本Gravation中有這種證明。

教我的老師中有一些人總是把算式寫的很邋遢,寫上黑板後才這裡那裡塗塗抹抹,用物理直覺來修正一些怪怪的因次,但是係數常常出錯。我想這是為何理論物理至今還沒有被數學家併吞的理由,因為算很多東西時用的不是數學,而是物理。而且一個理論數學上的self-consistent不表示它在物理上是對的。

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