Oscar身为物理学家，还是教育家，同时也是STEM爱好者，当下他正在攻读理论物理学博士学位，其研究方向是光子学且是随机动力学。
在各大网络平台上边，我曾看到过这样的情况，对于“一个理论物理学家的一天是怎样的”这个问题，并没有多少人有着充分的了解，所以接下来，我会依据我的经验，去讲述针对这个问题的答案。首先，我得表明，从理论方面来讲，我还算不上是一个“理论物理学家”，原因在于我距离完成我的博士学位，仍旧需要几个月的时间。有不少人更愿意等到拿到了“Dr.”这个头衔之后，才称呼自己为“物理学家”，然而也存在一些人，喜欢在完成了该学科的学士学位后，即刻使用这个称谓。在我这里，要是存在有人于大学或者公司开展物理相关研究这一情况，他们便能够宣称自己是物理学家。在这篇文章里头，我会以一位博士生的角度，去解答一些有关在理论物理研究里工作是何种感受的问题。
理论物理学家是做什么的？
What does a do?
首先，第一个问题是，理论物理学家究竟是从事什么工作的？简短的答案是物理学家主要干嘛的，存在大量的数学内容以及大量的计算机模拟。以往，理论家们依靠笔和纸来完成所有工作的那种日子，早就已经一去不复返了。自从计算机出现以后，理论物理学家充分借助数值编程，以此来解决那些靠手工没办法解决的复杂数学问题。所以，理论物理学家不但需要在巨大的白板以及纸张上面去处理数学问题，而且更需要运用计算机程序，并且常常是自己所编写的代码。整个我的读博生涯日常大致是这样贝语网校，在一张纸上，通过手工方式对那些含有一些未知函数及其导数的方程进行推导与计算，让它们成为完美形式，之后去使用或者搞编码。我所处理的多数方程，以及其他物理学家通常处理的方程，都是我们讲的“微分方程”，尤其是“偏微分方程”。而这些方程呢有着一个或者多个变量，像空间、时间这类，其存在未知函数及其导数。它们一般极难求解，所以我会运用一些数值方法去达成具备一定精度的近似解，并且同我能够找到解析解或者精确解的特例展开对比测试。
真实情况是，我觉得自己耗费了较多时间去尝试以手动方式寻觅解析解，并非实际借助编写代码来探寻这些方程的数值解，故而我觉得自己身为物理学家的大部分工作依旧极为“笔和纸”类型。当解析解根本没办法达成的时候，我会试着运用自己所知晓的物理学知识去解答一些基础问题，像是“我的解是否遵循能量和动量守恒定律？” ，“系统在这些特定状况下的表现是否如我所期盼的那般？”。数值解于数学特性，其包括连续性与可微性等上面，以及物理特性方面，像随着系统随时间的变化这种情况，是否具备意义呢 物理直觉对于我的工作来说相当重要，缘由在于要是没有它，那我就会不清楚该怎么去阐述我的研究工作，或者没办法以连贯且合理的方式将其予以解释。
按某种意义来讲，依我看，一位从事理论物理研究工作的人的相关事务能够归纳成下面这些条目：
那些致力于寻求发展以数学模型、以一般理论去解释物理现象的理论物理学家，对自然界中直接观测到的，或是间接观测到的物理现象进行研究，这一过程需要拥有对数学方法、对物理原理极其深刻的理解，这些理论、这些模型常常无比抽象、时常无比复杂，粒子物理学就是例证之一，所以我们必须时刻牢记，不管理论物理学家能够收获怎样的数学结论，都务必能够以某种途径进行测量、以某种方式予以测试，一旦实验结果与理论预测的数据不相一致，那么那些理论物理学家就得重新审视他们所做的假设，并且依据条件的变化及时做出调整，要么通过增添或删减其中的物理机制来实现，要么选择重新开启研究进程，重新探索。凭借计算机模拟来验证假设，这是理论物理学家会做的事，如此一来，一旦明确所欲寻找或测量之物，开展实验便会更具效率且在经济层面更高效，计算机模拟还对发现新物理学有帮助，日常工作究竟是怎样的呢？
What is the daily work like?
这是又一个关键的问题，我一定要承认，理论物理这份工作自身有点奇特。我并非依照常规的朝九晚五工作制度去工作，而是在诸多周末以及假期都得加班。有时我的工作或许会从清晨（像是早上7点）起始，持续到下午1点才行，但有时也可能轻易地持续到午夜。我证实，在过去攻读博士学位的3年当中，我熬过了好多夜。而且每年我也会在生日那天如常工作，这对我而言不算太棘手，可它说明，这份工作是需要全身心投入且极为繁杂的。
每日工作量由我努力达成的短期目标决定，此目标且关系到研究小组里其他人的需求。比如说，要是在撰写研究论文，会为每周制定时间表，接着逐步探究论文的各异方面，先从结果着手（毕竟没结果就没论文），随后竭尽全力剖析这些结果（我这么讲绝非夸大：得阐明每一处细节，仿若于奥林匹克游泳池里计算亚原子粒子）。这同样表明，对于我来说，每周存在着多次的研究会议，一般情况下是每周两到三次，在那些会议当中，我们会对直到现在所取得的任何进展予以回顾，并且还可提出未来几天中新的工作任务。这分明是一个令人感觉乏味的过程，然而它却能够对更快地完成论文起到帮助作用。
这些日子里，我的多数工作是于其中开展模拟，我由零起步，凭借一些数值方法的背景知识来撰写代码，撰写代码这活计颇为累人，一日内撰写出多达1000多行代码并非稀罕之事，甚需大量的故障排除工作（实际上，故障排除占据我编写代码所耗时间的95%），得依据已知的精确解对代码予以严格测试，我们还得核查模拟处于不同条件下的表现，以判定可能存有的缺陷或者错误。我仍旧得做数量众多的收敛测试，这表明要运行一个有着各异步长的模拟，像是在空间方面或者时间方面，并且查看解是不是随着步长的减小而趋近于某些恒定的值，这便是我们所讲的“数值收敛”。
在着手我当下所进行的编写代码工作之前，我的多数工作都聚焦于手工（若有可能的话）去得出方程的解物理学家主要干嘛的，并且尝试借助物理原理来获取对于这些解的本质的物理方面的见解的探索，我想要表明，直至目前，我的整个博士阶段都是大约70%的笔和纸的运用，以及30%的编程占比，这于我而言是挺好的状况，因为我向来都偏好以手工方式去解决工作当中出现的问题，并非借助代码手段。
物理研究的主要目标是什么？
What is the main goal of ?
从17至20世纪以来，物理学已然发生了极大变化，所以这是个稍有复杂的问题。如今物理研究存有两个主要目的。其一为，寻觅“新物理学”。其二是，强化我们对于现有物理学的知识。依靠如此，我们才能够于现实世界之中提出更为优良的工程应用。故而，21世纪的物理学乃是纯物理（鉴于获取知识展开研究）与工程学之间的交叉。不少人会去质疑，物理学的工程层面究竟是否真切能够被称作“物理研究”，缘由在于，“应用物理”跟“工程学”之间近乎不存在差异，然而我弄不明白为何这会这般成问题，我的意思是：我的多数研究是“基于物理的”，这是由于我正致力于研究基本的行为以及机制，不过与此同时，我所开展的工作所针对的是工程应用的一组子集，所以我需要同步维持我的理论以及模型具备实用性与现实性。
那么，我的确曾想象过，在不太远的未来，物理与工程的交融会愈发频繁，那是由于我瞧见好多工程师从事物理方面的工作，同时我也目睹好多物理学家开展工程方面的工作。在诸如大型强子对撞机这类大型研究项目上，两者间存在诸多合作。所以，说不定100年后，两者不会有太大差异，那时我们会被称作“物理工程师”。
理论物理工作令人满意吗？
Is work ?
这得看这个人还有他们对这种生活方式喜欢到何种程度。我要讲的是，要是你对自然以及其当中的运作机制存有好奇之心，而且你爱好去解决数学方面的问题，还会提出有关“事物怎样运转”的抽象理论的话，那此项工作着实是饶有趣味的。与此同时，我没办法讲这项工作并不轻松或处于平衡状态。在我的博士求学阶段，我全年平均每周大约工作60个小时。不用多说的是：这项工作极为使人疲惫。即便我并非是在切实地从事这项工作，起码我是于极其认真地思索工作，这大体上意味着我的大脑始终处于高速运转的状态，所以，我要讲的是，作为一项长期的事业，像是20年往上的那种，理论物理学或许并非是人类最为可持续的职业抉择。
21世纪理论物理学还有令人不太满意的一个地方，那就是，你开展的研究在任何领域都不太可能有突破性进展。过去几个世纪，搞开创性工作相对轻松，即便通过手工求解一个方程，也足以让你荣获诺贝尔奖。当下，全球有几百万从事研究的物理学家，特别是身为理论物理学家，中彩票的几率比获得诺贝尔奖的几率大得多。有些人或许会认为这么说有点太过悲观，然而，抱有现实的期望，这才是明智之举，是理智的表现。毕竟，要是你寄望于从理论物理这儿获取诸多声誉或者奖项，那你就不该去做一名理论物理学家。不然的话，在你的职业生涯当中，你最有可能收获的便是跟其他物理学家的好几次握手。
最后的想法
Final
然而，理论物理乃是一种极为艰难的职业，此项工作需求海量的数学知识，还需具备解决问题的能力，以及抽象思维能力与计算机编程能力，此项工作颇具趣味，可同时也漫长繁琐，而且有时会让人觉得不会有什么成果，可是，即便它带来了诸多挑战，我依然觉得它是一项重要的工作，尤其是当我们期望加深对自然及其内在运行机理的理解之时。
这篇文章，是从Oscar的博客那篇题作《A day in the life of a 》的文章翻译而来的，原文链接是。
| 翻译：双楫
| 校对：小琪