带完第一次 tutorial 的自我感觉:我真的是个超级棒的好老师 :blobcatcozy:

今天这次 tutorial 有一道特别小儿科的题目,基本上就是本科一年级作业题的水平。上次 tutor meeting 的时候,其他助教都说他们要么直接跳过了这道题,要么就是简单 sketch 了一下计算步骤,但我还是觉得可以稍微发散出一些讨论,结果带课带出了 babysitting 的体验…… 

我的学生们其实也觉得这道题概念和计算都太简单了,甚至没什么主动要问的。我就反问他们说:“那你们知道自己为什么要做这道作业题吗?” 他们好像并不太能说出来。

于是我又问他们,题目最后算出来的频率等号右边的东西是什么呢?他们居然都没反应过来。我指着 sin 函数的 argument 进行提示,他们还是没能回答。我说可能大家把本科前两年的概念都忘掉了,这是 wave number,那这个等式也有一个名字叫什么呢?终于有一个如梦初醒的德国小哥小声嘟囔了一句 "Dispersion relation?"

我说没错,这是一个单色平面波的 dispersion relation,那么你们能不能想办法把它和量子力学的一些基本概念联系起来?他们继续抓耳挠腮, 我继续提示波粒二象性,提问这个描述波的方程如何翻译成相应的对于粒子的描述,才有人支支吾吾地说出了德布罗意关系。

我接着解释说,这个 dispersion relation 翻译成粒子的能量动量关系之后,其实就描述了自由粒子的 equation of motion 在动量空间的表达。虽然这道题目设定了一个非相对论的物理体系,但是如果我们的经典理论是一个 relativistic 的场,那么量子化之后得到的能量动量关系刻画的就是 relativistic free particle 的运动方程,这就和你们这周要学的内容联系上了。学生们表示恍然大悟。

后来我擦黑板的时候又问:“你们有没有产生好奇,这个标题里所谓的 string theory 和真正的弦论有什么区别和联系呢?” 他们就很兴奋,表示非常好奇。我说:“首先你们能不能从弦论的物理动机和这个 Lagrangian 的基本特征出发,做出一个 educated guess,判断这个题目里的 Lagrangian 能不能描述传说中的弦论?如果不能的话为什么?” 然后他们就发散思维,说是不是因为没有10维时空,所以不能描述?我说10维时空属于弦论基本设定的一种 consequence,和这个问题本身没什么关系。然后我又简单解释说,人们一般都会说,弦论可以描述能量很高很高的理论,比如广义相对论在 Planck energy scale 之上就不适用了,但是弦论就没问题。这里的能量很高很高意味着我们不能忽略相对论效应。也就是说,一个量子弦论的经典 action 应该具有洛伦兹对称性。我们需要写出一个 relativistic string 的 classical action,而这个题目里的 Lagrangian 是 non-relativistic 的。然后我们对 classical relativistic string 进行量子化,为了得到 unitary quantum theory 就必须引入更高的时空维度。学生们听得津津有味。

我原本其实是担心这个题目太无聊太让人犯困,就想出这个发散思维的话题给他们提神醒脑,既可以科普听起来 fancy 的弦论,又可以传达一些基本物理概念。比如他们目前似乎并不 aware of 高能量尺度/相对论效应/洛伦兹对称性这些东西的联系和重要性,可以通过一个有噱头的话题建立一些理论思想。我觉得我这义务劳动做得老走心了,我的同学们听了之后都羡慕死我的学生了,纷纷让我穿越回去给她们讲课 :aru_0160:

今天下午四点到六点的另外两个习题课小组的 tutor 都生病了,我一个组来了三个组的人,教室罕见地坐得满满当当。讲第二道题目之前,我想让他们讨论一下 correlation function & scattering amplitude & cross section 各自的定义和特点,以及它们之间的区别和联系,结果二十几个人一起失去头绪,感觉都没太学明白……我一步一步引导着给他们讲清楚之后,他们在底下给我竖大拇指敲桌子鼓掌,我都有点受宠若惊。

刚才下课以后,有个德国女生和另外两个男生跑过来感谢我,说他们从来没上过这么棒的习题课,太享受了太有收获了,不像他们组的 tutor 都是无情的抄答案机器。我说其实这学期是我第一次带课,德国女生惊讶地跳起来说 No way!!! 呜呜呜女孩子真的好暖心 :blobcatmeltlove:

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@QuantumBubbleTea 友友真是一位很棒的老师​:BigBlobhajHug:

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Rhabarberbarbarabar

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