近期有很多同學問我理論科學如何入門，還有N多的人讓我教他們。我聽了這句話有些茫然，也不知道怎麼回答怎麼教。因爲對於做理論科學，也就是做“軟課題”，屬於發散型課題，並不是能速成的。爲了滿足大家，教大家入門軟課題的方法——直線走路，那麼我在這裏寫一個方法論，希望大家喜歡。
先來說說實驗科學，也就是我國大多數人在讀書期間所做的“硬課題”。鄙人也在博士研究生時候學習過實驗科學，並做過些許的實驗，對於實驗科學，入門方法一般有兩種：
其一：通過查閱文獻或者書籍，得知進行實驗的方法，併購買一些藥品或者設備，然後通過說明書，自己摸索各種設備的使用方式，進行操作，並自學各種別人做過的實驗方法。最後根據設備、藥品及其實驗方法自主創新。設計實驗方案進行創新性實驗，與他人的結果進行對比，得出結論。
其二：諮詢高端技術人員，讓其進行幫忙培訓，學會各種設備的使用方式。直接進行設計方案，並進行創新性實驗。
相比第一種方式，第二種方式更適合入門。許多人問我軟課題入門的方式，以及讓我幫忙教，肯定都是相比較於實驗科學的第二種方式。在一年前，感謝我的師弟和師妹們對我的幫助，我通過第二種方法學會了不少設備的使用方法，以及進行了多組的滲透膜實驗。我認爲原因在於實驗科學讓一個高手教你下，你把使用方法學會之後，下一步就是操作技術問題，你可以通過時間來進行熟悉，併成爲下一個高手。然而，軟課題的入門方式，並不能像實驗科學這麼學，因爲軟課題最注重的是在“方案的設計上面”而不是在實驗的操作上面，雖然對於實際操作軟課題也是必須的。也就是說，軟課題最注重的是試驗方案，沒有創新，就別想發文章。
那麼理論科學怎麼入門呢，總體地，在這裏我說一下，然後通過量子化學的入門方式來舉例進行分析：
理論科學是屬於發散類課題，也就是說，你要多讀多看，把各種的理論知識學到手，然後利用你學會的各種知識進行結合，創新。像最基本的理論學科，如數學、物理、化學、計算機，這是必須掌握的，這些不會，就不要在繼續進行下去了。然後就是各種工科的知識，比如你要做環境工程就學環境工程，要做機械工程就學習機械工程的知識。當然有的人會說，軟課題就是軟件課題，學會軟件就可以了。這種我見的太多了，我只能說，如果你想糊弄畢業，這樣做沒有一點問題，學會個軟件操作就可以了。但是，你有沒有想過，你學會一個軟件有什麼用呢，今後畢業了換了一個軟件你是不是還需要重新學習？
朝鮮金同志曾經說過，要實行先軍政策，直線走路。這詞-直線走路-說的非常棒。因爲只有直線走路纔是最能夠取得成就的，雖然需要的時間比“彎道超車”慢。
用軟件的學習做一個比方，19年的8月份，有一位80後的老師讓我幫忙做一個“電子簽名”。這個東西我從來沒有聽說過，應用的軟件PS（Photo Shop）我也沒怎麼用過。於是我到網上搜了一下電子簽名是什麼東西。然後才知道是把手寫的一個簽名線條的筆記錄到電腦裏，變成一張圖片。
對於數字簽名的製作，這就屬於理論科學的實際應用了。爲什麼這麼說呢，因爲我之前並不懂數字簽名，我也是才得知的。但是我懂得計算機圖形學的理論。我腦袋一想明白了。比如這位80後老師想要做一個200*200像素點的數字簽名，他給了我一張手寫的照片。我立即想到，這張照片是1920*1080的，我可以通過卷積操作進行壓縮。但在壓縮之前，我需要對圖像進行處理：
（1） 圖像是彩色的，也就是說有RGB三條通道，我可以通過灰度公式轉化圖像爲單通道。
（2） 在單通道中，這1920*1080= 2073600個像素點中的值在0-255之間。純黑色是0，純白色是255。但我們需要的是背景是白色，簽名的痕跡是黑色，那麼就要把0-255之間的數值二值化，也就是把灰度圖變成黑白圖，變成只有0和255兩個數。
（3） 我們從0-255之間選擇一個閾值x，如果小於x，那麼像素點爲0，如果大於等於x，那麼爲255。
（4） 接下來就是不斷調試x，如果必要的話使用“大津算法”自動調節閾值x也不錯。然後圖像就會變成黑白兩種色彩了。
（5） 最後通過卷積計算，把1920*1080的圖片壓縮，但不能變成200*200的，因爲丟失會很大，一般使用正方形的卷積核，圖像壓縮到192*108即可少丟幀數。
（6） 不管怎麼的還是會丟幀，所以我們在壓縮之後，我們需要應用腐蝕或者膨脹的方式，把簽名的痕跡給加深或者變細。
（7） 最後應用高斯模糊卷積核，將簽名痕跡的邊緣模糊化。
這樣，數字簽名的理論方法就完成了，接下來按照理論去做找每一步的做法即可。當然有好多photo shop的教程講怎麼做，按幾個軟件的按鈕，實現這個功能是幾分鐘的事情。可這並不意味着可以不學理論做軟課題，因爲如果你懂理論，下回碰到了一個從來沒用過的軟件或者找不到教程的，你照樣能做出來。軟件爲什麼叫software，其意思就是速成的意思，只要你的底蘊在，什麼東西拿過來都能上手。
用簡短的話總結，如果你想做理論科學，唯一的方式就是看書再看書，把能學會的東西都學會。
當然過程是痛苦的，而且短時間內是不可能的，所以才叫“直線走路”。我在本科期間，因爲沒參加那些什麼狗屁組織，把所有心思都放到了學習上面，這樣我學了四年，把該看的書都看了。研究生期間，雖然看書的時間少了，但是抽時間我還是在看，到碩士畢業之後我還在搞，從來沒停過。因此，好多人在我公衆號裏面讓我教，我真心不知道怎麼教，這東西是一個積累的過程，不是教出來的，能教的只能教一個軟件的使用方法，或者其中的一個理論。
那麼看書再看書也是得有方法的，在我探索的道路中，也總結了一些能夠效率高的方式，在這裏，我就用量子化學的入門方法來解釋一下：
量子化學使用的教材是Levine寫的：<quantumchemistry 7th edition>，PDF版本的百度一搜就能搜到。先說說Levine這個人，這個人是1937年出生，2015年去世的。我對這個人
並不是很熟悉，但是對於他的訃告，他的學生對他的評價很高，Levine他講課很少用PPT，都是標準的板書。這說明這個人懂得很多，肚子裏面真貨多。不拿PPT講課沒有真本事的人肯定不行。他的學生還說，他講課很通俗易懂。我看他的書之後，也覺得他寫的東西真心通俗易懂。在日本有一句熟語叫做“以心傳心”（以心伝心），就是說講課的最高境界是能讓知識100%的傳給一個人，用叫做慧心的方式。（我雖然沒有見過這種教學，見過講課最好的以爲是東莞松山湖機器人中心的高恩陽經理，但他也做不到100%）但是我覺得這個人至少能做到讓學生聽懂60%以上。
接下來是他書中的內容，該教材有17章，共700多頁，2000多個公式，每一章的內容和前面的內容都聯繫的十分緊密，邏輯是一條龍，有一塊邏輯沒跟上之後的內容就會理解困難。因此我們需要做的是能夠反覆地看這本書，在男生35歲之前這本書至少讀10遍纔行，女生應該30之前做完，因爲女生髮育早，智力衰退的也早（實話實說，如果你是白左或者田園女權，看了感到不適，就！不！要！再！看！了！！！）。我這本書前7章已經讀了2遍，8-17章也讀了一遍，有一些經驗，所以我對每一章進行分析，然後分享下學習的經驗。
第一章是將薛定諤的方程，內容不算太難。在讀這章之前，大家必須掌握的知識有：《高等數學》、《概率與統計》，以及高中學過的《物理選修-光學》。如果大家沒有印象了可以重新翻看之前學過的教材，這樣會更好的理解。我強烈建議高中剛畢業或者是保研繼續升學的同學翻看一下，因爲這些知識沒有或者沒有掌握，或者已經忘記了。如果是考研上來的研究生，一般來說就沒必要再看了。
第二章講的是二維勢箱，如果你第一章要求掌握的知識都掌握了，就沒有必要再看其它的教材。直接一口氣看過去即可。
第三章講的是operator，你需要額外地閱讀高中物理《物理選修-動量》、高中物理《牛頓力學》、及大學本科的《線性代數》。
第四章講的是諧振子，因爲有數值求解，進而你應該額外地看看《數值分析》和《C++語言入門教程》。
第五章講的是角動量，你需要補一下大學學習的《普通化學》或者叫做《無機化學》。
第六章講的是氫原子，這一張如果前面的內容掌握的都很好的話，那麼就什麼別的書都不要看了，直接搞這一章。如果還是困難的話，那就是物理沒有過關，建議回去複習下《大學物理》這本書。
第七章講的是量子力學計算，這張很考驗你的數學能力，高數、線代、概率過關的話，直接看，一點問題木有。
以上是前七節的內容，有同學說可不可以跳着看？你要這麼和我說，我只能說不！可！以！要是你說覺得內容太多了，我只能說：“你不要說你覺得，我只要我覺得！！！”這幾章聯繫緊密，一點不能跳躍，必須一個字一個字地全給我看完，差一點你這幾章都不可能讀懂！如果有剩餘時間的話，可以看看習題，但不需要揹着做出來，看着答案看懂就好了。
接下來說第八章-變分法，這張的內容不是很難，線性代數過關的話，直接可以一口氣看完，如果大家還是看不懂的話，建議你們帶着看《A practical introduction to the simulation of molecular system》。
第九章和第八章沒什麼區別，講的是微擾理論，直接看。
第十章是講第九章和第八章的應用，在沒有忘記前兩章的基礎上，看下去即可。
第十一章開始講的是物質結構，這章變得難度超級大了，看的時候一定要謹慎，失之毫釐差之千里啊。在看11章之前，你需要做的唯一件事情是回去看《結構化學》或《物質結構》其中的一本。看完了再回來看十一章，否則你看也是白看，你看不懂的。還有一點一定要注意，就是《結構化學》中有許許多多概念是狹義的，可能和我們的前面十章內容有衝突，讀者不要混淆概念，按照量子化學是正確的概念來，否則你就廢了。筆者建議，看結構化學或者物質結構的期間，這本書不要再看了，直到結構化學或者物質結構看完了，再回來看這本書。這樣概念就不會混淆。
第十二章講的是點羣，難度超級大，需要幾何空間感極強。建議看看科頓寫的《CHEMICAL APPLICATIONS OF GROUP THEORY》，看完之後回來這章就SO EASY了。
第十三章講的是雙原子電子結構，這張開始纔是真正的量子化學內容，大家有了前面的經驗，那麼這張很快就會擼完，畢竟和1-10章的聯繫非常緊密。
第十四章是分子量子力學理論，需要點羣的知識，是第十二章的一個擴展。
第十五章到第十七章，這三章說實話寫的太垃圾了，我看的是雲裏霧裏的。這三章講的是前十四章究竟到具體的分子原子應用場合是究竟如何計算的，寫的十分不清楚，我猜測是不是Levine讓他的研究生寫的啊？不管誰寫的，在第一次看的時候這三章大家只需要知道我們在什麼時候應該用什麼方法進行計算即可，不需要把所有的理論都搞的十分清楚。這些理論我們在以後做課題和10次翻閱這本書的時候慢慢地搞清楚即可。
以上就是這本書的學習方法，我就是按照這個方式做的，當然我也走了不少的彎路，並通過總結經驗才提出了這個方法。當然這個方法不一定是最好的，畢竟這本書我還沒有讀完兩遍，今後我會不斷地更新這個方法論，並且發到我的公衆號上面。
總結這個研討-談理論科學如何入門。軟課題入門並不是一朝一夕可以入門的，本人小木也沒有入門，還需要繼續奮鬥幾十年。如果大家想搞這個理論科學，也就是軟課題，建議大家沉下心來刻苦專研。當然有些人認爲，我想評獎學金或者我想做幹部，要麼就是想評職稱。你們這麼想你們就別搞這個了。如果你是真心想搞科研，搞技術的，我建議你把關於物質方面的追求都放下吧，物質上只要能喫飽飯就行了，多追求精神上的快樂，一心搞技術。這個是我多年來總結的經驗，最後我希望大家都能夠學有所成。
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