Fierz恒等式的故事

在最初自学Fierz恒等式的时候,最困惑我的问题是,Fierz恒等式到底是什么?从2019年夏天开始,我就开始看关于Fierz恒等式的文献,但是因为这一首要问题没有解决,所以一直看得云里雾里,公式的推导可以自己重复出来,但是推导完成之后总是不知道自己刚才所作的事情有什么意义,这样的事情循环往复发生,对学习的积极性打击很大。

现在我已经完成了大四上学期的课程,最近我重新看Fierz恒等式时发现自己的感受和之前迥然不同,感觉一切都连(像元芳一样读一声)起来了,而这恰恰是因为我们在刚过去的这一学期里刚学到的知识。

在刚过去的这一学期,我私以为对我的未来研究生生涯最有用(当然是相对来说)的科目是荷兰人马尚德开设的《原子分子物理导论》,这门课讲了算符的Hilbert空间,而它就成为了我理解Fierz恒等式的关键。

以我个人的理解,Fierz恒等式的定义为:Fierz恒等式是在算符组成的Hilbert空间中的完备性关系的一个推论。

在这一定义的基础上,理解Fierz恒等式的一切都变得简单了。在《原子分子物理导论》中学到的算符空间,Hilbert-Schmidt 内积的概念都可以直接应用,不仅省去了单独理解很多细节的繁琐步骤,而且从此出发建立起来的知识体系更加系统和条理清晰。有次之后,剩下的只需要重复一下比较冗长的计算过程。

当然,在这一过程中还有几个理解上的难点(对我来说),让我花费了比较多的时间,我认为这些困难很大程度上来自于相关文献的笔者们太惜字如金了,更有甚者使用的符号不仅很奇怪,而且有很大的迷惑性,我都怀疑那可能是typo。总之这些问题的根源还是来自于笔者认为我掌握的知识和我实际掌握的知识之间有很大的不对称性,也许这是每一个志于从事物理研究的年轻人的必经之路吧(天才除外)。

上述的定义是广义Fierz恒等式的定义,而手征Fierz恒等式只与广义Fierz恒等式所选的基不同。而对于5种在lorentz变换下表现为标量,即经过内积之后的Fierz恒等式的推导,只是繁琐的计算而已(是真的很繁琐)。

毕设起手式

昨天晚上和导师远程会议讨论了一下毕业设计的问题。老师婉言表达了我的这一学期进展太慢,其实也不算婉言,已经很直接了。其实我自己感觉也是如此,这一学期虽说课程也不多,但是心思确实没怎么在学习上(练剑),所以下学期没课之后确实应该把心思全部(大部分)放在毕设上了。

今天看了一下进行毕设的第一个任务——Fierz恒等式。其实早在几个月前我就开始看了,但是总是感觉没有看懂,当然论文上的每一步推导自己都能跟着重复出来,但是就是不确定自己有没有学会。我觉得“学会”是一个很高的境界,并不是看懂就等于学会的。

就我个人而言,当我自主学习一些新的知识的时候,我的效率会特别慢,因为在学习过程中总是会碰到一些更新的不会的知识,这时候需要离开主线,先解决这些问题,然后循环往复这一过程,最终达到最终目标——学会最初想要学习的内容。这一过程自然是非常正常,也应该是非常有效的,但是如果需要临时解决的问题过多,那么学习的路线和思路必然是由不合理之处的。

我觉得这是一个永恒的矛盾,而且我认为统一这一矛盾的关键一点是在学新知识之前一定要先明白自己已经掌握的旧知识有哪些,从自己掌握的知识出发学习新的知识绝对是最有效,遇到困难最少的方法。但是对于学习者来说做到这一点是很困难的,毕竟掌握的知识有限,所以这时候就体现出了一个优秀教学者的价值。一个优秀的教学者应该能够根据学习者的实际情况出发制定相对来说最合适的学习方案。当然这是最理想的状况,实际上我们这些学习者并不总是对自己学到的知识有很好的理解。

总体来说今天关于Fierz 恒等式的学习还是比较顺利的,明天应该把一般Fierz恒等式和手性Fierz恒等式的推导过程整理一下,毕竟他俩的区别只是选的正交完备基不一样。有时间也可以写写我看Fierz恒等式的心灵历程,那也是一万头草泥马奔腾而过的壮观景象啊啊!