我在各大网络平台上看到，对于“理论物理学家的一天是怎样的”这个问题，没有多少人有足够的了解，所以接下来我会根据我的经历来讲述我的故事。 这个问题的答案。 首先，我必须指出，从技术上来说，我还不是一个“理论物理学家”，因为我还有几个月的时间来完成我的博士学位。 有很多人宁愿等到获得“博士”头衔。 在称自己为“物理学家”之前，但也有人更喜欢在完成该学科的学士学位后立即使用该术语。 就我而言，只要有人在大学或公司里做物理相关的研究，他就可以称自己为物理学家。 在这篇文章中，我将从博士生的角度回答一些关于理论物理研究工作是什么样的问题。
理论物理学家做什么的？
a 有什么作用？
第一个问题：理论物理学家是做什么的？ 简短的答案是：大量的数学和大量的计算机模拟。 理论家们用笔和纸完成所有工作的日子已经一去不复返了。 自从计算机出现以来，理论物理学家充分利用数值编程来解决手工无法解决的复杂数学问题。 因此，理论物理学家不仅需要在巨大的白板和论文上处理数学问题，还需要使用计算机程序（通常是他们自己编写的代码）。 我整个博士期间的日常生活职业生涯基本上是这样的：在一张纸上手动推导和计算方程，将它们变成完美的形式，然后使用或编码它们。 我处理的大多数方程（以及其他物理学家通常处理的方程）都是我们所说的“微分方程”，特别是“偏微分方程”。 这些方程包含一个或多个变量（如空间、时间等）的一些未知函数及其导数。 它们通常很难求解，因此我使用一些数值方法来获得具有一定精度的近似解，并针对可以找到解析解（或精确解）的特殊情况进行测试。
事实上，我认为我花了更多的时间试图手动找到解析解，而不是实际编写代码来找到这些方程的数值解，所以我猜我作为物理学家的大部分工作仍然是“笔和纸”风格。 当解析解根本不可能时，我尝试用我已知的物理学知识来回答一些基本问题，例如“我的解是否遵守能量和动量守恒定律？”，“系统在这些条件下表现如何？具体条件？” 这是我所期望的吗？”物理学家翻译，“数值解在数学属性（例如连续性、可微性）以及物理属性（例如系统随时间的变化）方面有意义吗？”物理直觉对我意味着什么？这项工作非常重要，因为没有它，我将不知道如何阐明我的研究工作或以连贯且合理的方式解释它。
从某种意义上来说，我认为理论物理学家的工作可以概括如下：
日常生活是怎样的？
日常工作是怎样的？
这是另一个重要问题。 我不得不承认，理论物理学本身就是一项有点奇怪的工作。 我没有采用典型的朝九晚五的工作方式，而是在许多周末和节假日加班。 有时我的工作可能会从一大早开始（例如早上 7 点）一直持续到下午 1 点，但其他时候很容易持续到午夜。 我证明，在我攻读博士学位的过去三年里，我经常熬夜。 而且每年生日我也会工作，这对我来说并不算太麻烦，但却说明了工作很敬业，也很杂乱。
我每天所做的工作量取决于我想要实现的短期目标，这也取决于我的研究小组中其他人的需求。 例如，如果我们正在写一篇研究论文，我们会为每周制定一个时间表，并逐步研究论文的不同方面，从结果开始（因为没有结果=没有论文），然后努力分析这些结果结果（我这么说并不夸张：我必须说明每一个细节，就像我在奥林匹克游泳池中计算亚原子粒子一样）。 这也意味着我每周要召开多次研究会议（通常每周 2-3 次），我们会回顾迄今为止取得的进展，并提出未来几天的新工作任务。 这是一个乏味的过程，但有助于更快地完成论文。
这些天我的大部分工作都是模拟，我用一些数值方法的背景知识从头开始编码。 写代码是一件很累的工作，一天写超过1000行代码的情况并不少见，而且需要大量的排错（事实上，排错占了我写代码时间的95%）。 代码必须针对已知的精确解决方案进行严格测试物理学家翻译，并且我们还必须检查不同条件下模拟的行为，以识别可能的缺陷或错误。 我还必须进行大量收敛测试，这意味着以不同的步长（例如在空间或时间上）运行模拟，并查看随着步长的减小，解是否接近某个恒定值（这就是我们所说的“数值收敛”） ）。
在像我现在这样编写代码之前，我的大部分工作都是围绕手动得出方程的解（如果可能的话），并尝试使用物理原理获得对这些解的本质的物理见解。 我想说，到目前为止，我的整个博士学位大约 70% 是笔和纸，30% 是编程，这对我来说很好，因为我总是更喜欢用手而不是通过代码解决工作问题。
物理学研究的主要目标是什么？
主要目标是什么？
这是一个有点复杂的问题，因为自 17 世纪至 20 世纪以来，物理学发生了很大变化。 今天的物理研究有两个主要目的：寻找“新物理”并增强我们对现有物理的了解，以便我们能够在现实世界中提出更好的工程应用。 因此，21 世纪的物理学是纯物理学（以获取知识为目的的研究）和工程学的交叉点。 许多人会质疑物理学的工程方面是否真的可以称为“物理研究”，因为“应用物理学”和“工程”之间几乎没有区别，但我不明白为什么这有如此大的问题，我的意思是：是的：我的大部分研究都是“基于物理的”，因为我正在研究基本行为和机制，但同时我所做的工作是专门针对工程应用的子集，所以我需要保留我的理论和模型的实用性和现实性。
然而，我确实预见在不久的将来，物理和工程学将会越来越融合，因为我看到很多工程师在做物理工作，而且我看到很多物理学家在做工程工作。 两者在大型强子对撞机等大型研究项目上有很多合作。 所以也许100年后两者之间不会有太大区别，我们将被称为“物理工程师”。
从事理论物理工作令人满意吗？
是工作吗？
这取决于个人以及他们对这种生活方式的喜欢程度。 我想说，如果你对自然及其内部运作方式感到好奇，并且你喜欢解决数学问题并提出关于“事物如何运作”的抽象理论，那么这份工作绝对很有趣。 同时，我也不能说这份工作很轻松或很平衡。 在我的博士生涯中，我全年平均每周工作约 60 小时。 不用说：这项工作很累人。 即使我没有“实际做工作”，至少我“非常努力地思考工作”，这基本上意味着我的大脑一直在高速运转。 因此，我想说，作为一个长期的职业（比如20年以上），理论物理学可能不是人类最可持续的职业选择。
21世纪理论物理学的另一个不太令人满意的方面是，你所做的研究可能在任何方面都不是开创性的。 在过去的几个世纪里，做开创性的工作要容易得多，即使手工求解一个方程也足以让你获得诺贝尔奖。 如今，在全世界数以百万计的研究物理学家中，尤其是作为理论物理学家，中彩票的几率比赢得诺贝尔奖的几率要大得多。 有些人可能会觉得这有点过于悲观，但保持你的期望现实是有好处的，而且这是明智的。 毕竟，如果你期望从理论物理学中获得很多名声或奖项，你就不应该成为一名理论物理学家。 否则，你在职业生涯中最有可能得到的就是与其他物理学家的几次握手。
最后的想法
最终的
总之，理论物理是一个非常难的专业。 这项工作需要大量的数学、问题解决、抽象思维和计算机编程。 这项工作很有趣，但也很漫长、乏味，有时让人感觉毫无进展。 但尽管它带来了种种挑战，我也认为这是一项重要的工作，特别是如果我们想加深对自然及其内部运作的理解。
本文翻译自奥斯卡的博文《A day in the life of a》。 原文链接：
|翻译：双吉
| 校对：小琪
