科学网—如何看费曼的《讲义》和朗道的《教程》？

   读朗道的书：先是泪流满面（太难了），而后是会心的笑（感觉自己可以大有所为）；读费曼的书，先是会心的笑（物理可以如此简单），而后是泪流满面（感觉自己之前没有在正确的道路上学习物理）！

写在前面：刚刚过去的2014年2月14日，由朗道集结号的读者姜伟涛（QQ号：245460901，微信号：professor-physics）翻译的那篇《国际物理学顶级期刊上发表的奇文（献给节日里的物理男们）》一文（微信端读者回复“奇文”即可查看该文，科学网我的博客也有）反响不错。为此，朗道集结号特为读者开设展示你自己的想法和学习体会的渠道，用微博、微信平台宣传读者的好想法、好思路。今天，就为大家献上读者苏剑林的这篇文章《如何看费曼的讲义和朗道的教程？》。欢迎大家与他们交流。

苏剑林自我介绍：华南师范大学数学系学生。93年从奥尔特星云移民地球，因忘记回家路线，遂仰望星空，希望找到时空之路。同时兼爱各种科学，热衷钻牛角尖，因此经常碰壁，但偶然把牛角钻穿，也乐在其中。偏爱物理、天文，喜欢思考，崇拜费曼，虽擅长理性分析，但也容易感情用事。长期阅读《天文爱好者》和《环球科学》，没事偷懒玩玩象棋，闲时爱好进入厨房做几道小菜，偶尔也当当电工。近期主要学习理论物理，在科学空间期待大家的指教。

苏剑林邮箱: [email protected]，个人博客：http://spaces.ac.cn

切入正题：

如何看费曼的《讲义》和朗道的《教程》？

本文作者：苏剑林

事实上，取这个标题，有点狂妄自大、班门弄斧的感觉。原因之一是我自己并非物理专业学生，也没有学好物理。再者，我自己也没有读过多少费曼和朗道的书，谈不上“饱读”费曼朗道，又何以指导大家呢？

但是，结合自己在阅读他们的著作的感受，以及自己学习科学的过程，谈谈我对他们的著作的看法。

　　什么才是最简洁的方式？

相信不少读者觉得朗道的教程比费曼的讲义要深，感觉朗道的书总有大量的数学公式，而费曼的书则轻松一些。笔者开始也有这样的感觉，但是慢慢读下去，才感到费曼的书甚至比朗道的困难。

在进入讨论之前，我们不妨先想一下：什么才是理解物理的最简洁方式？数学越复杂，就越不好吗？

我们先讨论经典力学。经典力学的第一种方式，就是牛顿的三定律所描述的，通过受力分析和牛顿第二定律列出微分方程来，然后分析微分方程，这也是普通物理学所教授的内容。但是这种模式有个相当严重的弊端：一是力的矢量性，使得复杂度增加；二是存在约束时，受力分析就会变得相当复杂。我相信不少读者都可以推导出单摆的运动方程，但是如果由一根不可忽略质量的绳子构成的摆（实际上相当于无限的复摆），受力分析估计也就失效了。可是，对于经典力学的第二种方式来说，这两种情况并无太大区别。

经典力学的第二种方式就是通过“最小作用量原理”来描述物理定律。这是由欧拉、拉格朗日、雅可比等人发展出来的方法，基本的数学工具是变分。对于初学者来说，这种方式可能会感到很困难，里边涉及到的数学计算很繁。但是，这正好是目前理解经典力学最简单的方式（我觉得没有之一）。最小作用量原理是基于能量泛函的变分，能量是标量，具有简单地可加性，列出一个系统能量的表达式总比对一个系统进行受力分析简单。至于数学上的复杂，其实也就是重复一些比较繁琐的计算而已（要注意，是繁琐而不是困难）。

（注：变分属于比较“高等”的数学，属于泛函分析里边的内容，可是就算我们数学系的泛函分析课也不讲变分，反而讲很多抽象而无用的东西，所以很多数学本科毕业生都没有变分这个概念。但事实上，变分并不难学，它只不过比通常的微积分多了几个步骤而已）

第二种方式所带来的好处还有很多，最明显的，它为大量不同的物理问题提供了统一的处理思路。事实上，越复杂的系统，受力分析就越困难，而最小作用量原理的做法就越显得简单。这就是“越复杂，越简单”了。

　　费曼讲义 Vs 朗道教程

现在就可以来分别谈谈两者的教程了。在选取描述物理的方式时，朗道和费曼都是一致的，他们都选择了最小作用量原理。不夸张地说，费曼的一生几乎都在发展最小作用量原理，他那著名的“量子力学的路径积分形式”，就是最小作用量原理的推广；而朗道呢，他的《朗道十卷》，从第一卷《力学》开始，就使用了最小作用量原理作为基本语言。

上图：《费曼物理学讲义》英文原版（红宝书）

上图：《费曼物理学讲义》中译版（新千年版）

　　费曼

我个人对费曼关注是比较多的，他的很多大众作品（《别闹了，费曼先生》、《发现的乐趣》等）和专业著作（《费曼物理学讲义》、《量子力学与路径积分》、《费曼引力学讲义》等），我都有涉猎。费曼的物理学讲义会给人一种很舒服的感觉，真的会有一种像是他跟你面对面交流的感觉。就算你只是个门外汉，你也可以忽略公式部分，从它的文字领略到物理的美。

当然，这并不意味着他的教材很简单。事实上，费曼的教材并不容易，甚至有些会很艰深。这并不难理解，只要想象一下，如果真的是费曼面对面跟我们讲物理，我们也未必能够听懂，对吧？费曼是个不折不扣的天才，他也很努力地把科学用直观形象的方式描述出来。的确，很多时候我们从他的书籍描述中已经能够了解基本的物理思想，但是要进一步分析细节，就不得不求助复杂的数学。而费曼的书并没有太多详细的数学过程，而是到处洋溢着物理思想和图像。

   上图：《朗道理论物理学教程》俄文原版（朗道十卷）

上图：《朗道理论物理学教程》（朗道十卷）最新中译版，目前出版8卷，2014年下半年出版第4卷。

　　朗道

相对于费曼，朗道我了解得比较少，包括他的生平和著作。朗道十卷之中，我认真读过的只有第一卷《力学》和第二卷《场论》，但这足以让我受益不尽。这两本书的主要出发点就是最小作用量原理，《力学》讲的是非相对论的，《场论》则是相对论性的。

据说，俄罗斯数学家阿诺尔德就只觉得朗道的《力学》是他能看懂的，而我在读朗道的《力学》和《场论》时，也有类似的感觉。因为我已经有了一些变分的基础，所以看朗道的书感觉到是很自然的，基本上可以没有困难地阅读下去。达到这个程度，并不需要难得的天才，也不需要深厚的数学基础，你只需要初步了解一下变分以及最小作用量原理的思想。

读朗道的书还有一个感觉，就是你会发现几乎所有都在上面了。朗道的书推导都很详细，所以数学公式也就多了。多数读者往往不愿意读含有大量公式的书，但是朗道的书正是因为它的大量公式而清清楚楚了。而且朗道的书内容非常丰富，读完朗道的书，再去看其他的理论物理教材，你会发现这些教材很多例子习题都是来自朗道的教材。

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　　学物理，刻苦还是需要的

新浪微博网友@九骅 的回复非常妙地评论了两者的教材：

读朗道的书：先是泪流满面（太难了），而后是会心的笑（感觉自己可以大有所为）；读费曼的书，先是会心的笑（物理可以如此简单），而后是泪流满面（感觉自己之前没有在正确的道路上学习物理）！

不管是朗道十卷还是费曼讲义，它们都是优秀的物理教材。费曼偏物理一些，而朗道则更偏数学一些。读费曼的书似乎很容易读懂，但是那只是表面的，读懂表面之后想再深入，就得靠自己花功夫了；而朗道的书一读起来就比较困难，只是因为读者对新的描述方式不熟悉而已，这一关过去了，后面都是娓娓道来了。

说白了，两者都不简单，或者说物理并不简单、科学并不简单，不然也就不会有“科学松鼠会”之类的网站希望为大众“敲开科学的坚果”了。费曼是公认的牛逼人物，但就算是这样的天才人物，在向大家显示他的牛逼之前，也花了很多不眠之夜在研究、计算。所以，我觉得一个真正爱好物理、希望研究物理的读者，不论从朗道十卷还是费曼讲义中，都可以获益匪浅——关键是，花上一定的功夫。花点时间和耐心，认真读下去，你会发现，不少内容还是挺容易的。

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