·“重要的是要幫助學生培養(yǎng)更多的物理直覺，這也是我寫這本書的原因之一。如何培養(yǎng)物理直覺？我在書里提到了兩種可能性：天生就擁有物理直覺，或者通過不斷練習發(fā)展物理直覺?！?/span>
徐一鴻教授。
“你應該先思考。思考比計算要困難得多，大多數(shù)人都可以坐下來計算，但不計算就思考問題，這是極其困難的。”
12月13日，美國加州大學圣塔芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara）物理系教授徐一鴻（Anthony Zee）在線上參加了由普林斯頓大學出版社主辦以“物理直覺是如何養(yǎng)成的？”為主題的講座。會上，徐一鴻圍繞他的新作“Fly by Night Physics: How Physicists Use the Backs of Envelopes”進行了分享，并作了上述發(fā)言。清華大學物理系教授樓宇慶主持活動，并與上海交通大學李政道研究所物理與天文學院教授何紅建一起，與徐一鴻對話。
徐一鴻是美籍華裔物理學家、作家，籍貫上海，出生于昆明，后移民到巴西，現(xiàn)任美國加州大學圣塔芭芭拉分校物理系教授。據(jù)“普林斯頓讀書匯”公眾號介紹，徐一鴻的研究領域十分廣泛，涉及高能物理學、場論、宇宙學、生物物理學、凝聚態(tài)物理學、數(shù)學物理學等諸多領域。據(jù)悉，徐一鴻已發(fā)表200多篇論文及一些科普著作，代表作有《可畏的對稱》，《愛因斯坦的宇宙》》（原名《老人的玩具》），《吞云》，《力的統(tǒng)一》等。
會上，徐一鴻首先分享了他大學時期的經(jīng)歷。在上大學的第一周，徐一鴻的老師——著名理論物理學家 John Wheeler 對班上的同學們說：“除非你已經(jīng)知道答案，否則永遠不要計算！”同學們都覺得很震驚，因為他們在高中學到的是，物理學的核心是盡可能多的計算，“計算到耳朵冒煙”。
“這句話意味著你應該先思考。思考比計算要困難得多，大多數(shù)人都可以坐下來計算，但不計算就思考問題，這是極其困難的。”徐一鴻說。
在多年的教學生涯中，徐一鴻觀察到一個明顯矛盾的現(xiàn)象：很多學生在課程上表現(xiàn)出色，在考試中表現(xiàn)得很好，但他們的研究很平庸。“這是因為做作業(yè)、考試和做研究是不一樣的。因為大家在做作業(yè)、考試時有一種在課程中學到的方法，可以應用于解決問題。但是做研究通常沒有方法?！彼f。
他記得，三四十年前，一位博士后熬了一夜，做了大約60頁的復雜計算。徐一鴻看到后說，結(jié)果與他的直覺不太一致。并且，這位博士后不能用文字解釋他的結(jié)果。徐一鴻總是希望人們用文字解釋物理，而不是寫下大量的方程式。在那60頁紙中，他們最后發(fā)現(xiàn)了一個復制錯誤，意味著其余的計算都是錯誤的?！斑@是一種盲目的計算，不用直覺來考慮問題。”徐一鴻說。
其實，這位博士后看過很多書，在和他討論物理時，他總是告訴徐一鴻，書里有答案，可以查一查。最后，徐一鴻告訴他，把這些書都放進紙箱里，不要再看任何書。40年后，這位博士后非常感激他，認為徐一鴻當時的建議十分正確。
因此，徐一鴻認為要幫助學生培養(yǎng)更多的物理直覺，這也是他寫作“Fly by Night Physics: How physicists Use the Backs of Envelopes”的原因之一。他在書里提到物理直覺的兩種可能性，一是天生就擁有這種直覺，二是通過不斷的練習去培養(yǎng)這種直覺。例如，通過做大量的計算，就有可能發(fā)展出物理直覺。
受John Wheeler 的啟發(fā)，徐一鴻在美國加州大學圣塔芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara）開設了一門關于“物理夜航學”的專題課程，在課堂上要求學生每次做計算時都先思考答案。徐一鴻在“Fly by Night Physics”前言中介紹，“物理夜航學”是指在長途汽車或者飛機上的不眠之夜，沒有可供計算的筆和紙，一樣可以解決問題。因此在徐一鴻的課上，學生們被要求把計算記在腦子里?！皼]有筆和紙很有趣，你可能被迫專注于基本物理學的要點，而不是擔心工具、眼睛和各種事物的順序。”徐一鴻說。
但徐一鴻也并不是不喜歡日航式物理（fly by day physics，意即嚴謹計算的物理）。正如他在書中前言所寫，“如果你能的話，當然應該做精確的計算！但即使你要這么做，也要先隨手拿張紙做個粗算，把關鍵點搞清楚，這將指導你準確而深入的思考，并對你的答案進行實在的檢驗。等你一絲不茍地計算完，你還應該看看是否能回憶起每一個數(shù)值因子2和π是怎么來的。這種做法可以賦予你第六感，使你之后在夜航般做物理時也能放進一些數(shù)值因子2和π”。
徐一鴻表示，他的書強調(diào)如何基于物理直覺和理解來猜測答案。而這通常需要掌握基本的物理知識，知道什么是相關的、什么是不相關的。他還強調(diào)物理學的樂趣。他在前言中寫道，“我意識到物理學能夠描述真實的世界！本書強調(diào)的是樂趣，是理解的樂趣，而不是技術上的掌握，當然更不是乘除的能力。”
樓宇慶表示，徐一鴻告訴大家一種思考物理的方式：當進行非常復雜的計算時，應該回想一下出發(fā)點是什么，哪幾步是最重要的。此外，從事前沿物理工作的人，在得出重要結(jié)果時，常常需要大膽的猜測，即需要一種勇敢嘗試的精神。
何紅建則表示，他在清華大學和上海交通大學教授多年的量子場論課程，一貫反對當堂的閉卷考試。因為在量子場論領域，強調(diào)考試是沒有意義的。而中國的高考制度下，學生們在中學所受的訓練都是為了解決一個已經(jīng)知道答案的問題，因此對于不知道答案的做研究的方法，學生們可能需要更多感覺。此外他還認為，數(shù)學家和物理學家都有直覺，只是兩者的直覺不同。數(shù)學家只需把問題證明出來，而物理學經(jīng)常不知道問題在哪。
據(jù)“普林斯頓讀書匯”介紹，在典型的物理課堂中，學生們試圖掌握大量的數(shù)學方法以應對物理中的精確計算。因此，學生們常常產(chǎn)生一種印象，認為物理學由定義明確的方程式組成，必須通過嚴密推理和邏輯步驟來解決。標準化的教科書練習也強化了這種印象。但徐一鴻教授指出，這種標準的教學方式忽略了對“物理直覺”的訓練。在現(xiàn)實中，物理學充滿了粗略的估計、數(shù)量級的猜測，以及各種邏輯上的“跳步驟”。即便是最優(yōu)秀的學生，在開始進行物理研究時，也會發(fā)現(xiàn)自己對所面臨的挑戰(zhàn)毫無準備。
在“Fly by Night Physics”一書中，徐一鴻介紹了如何使用物理推導和合理估算來解決問題，以幫助學生們轉(zhuǎn)換思維，走出課堂“刷題”模式，進入真正的物理研究殿堂。從霍金輻射到引力波，該書涵蓋了物理學中所有令人興奮的前沿話題，它將幫助學生更深入地理解他們所學到的知識，開始用直覺思考物理，以獲取他們所尋求的答案。