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교양 교육이 물리학 연구를 향상시킨 방법

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나는 리버럴 아츠 칼리지에 다녔고 커리큘럼의 폭을 즐겼습니다. 나의 교과 과정에는 미술사, 심리학, 생물학, 경제학, 컴퓨터 과학, 독일 문학, 고고학, 화학이 포함되었습니다. 제 전공은 물리학 전공과 창작 전공의 중간이었습니다. 요구 사항은 대부분 물리학으로 구성되었지만 수학, 철학 및 역사가 포함되었습니다. 대학이 끝날 무렵, 나는 물리학에 뛰어들기로 결심했습니다. 그래서 물리학 연구 조교를 맡아 석사과정, 박사과정에 들어가 이론물리학자가 되었습니다. 나는 지금 건물을 짓고있다 물리학 연구 그룹 정부 기관과 메릴랜드 대학교에 걸쳐 있습니다. 미술사와 고고학에도 불구하고 내가 물리학자가 되었다고 생각할 수도 있습니다. 

인문계 교육은 석사 학위를 따는 동안 나를 조금 괴롭혔습니다. 내가 아리스토텔레스를 읽고 있는 동안 대부분의 동료들은 물리학, 수학, 컴퓨터 과학에 집중했습니다. 그들은 내가 내 길을 걸었던 과정을 통해 산들 바람을 피우는 것 같았습니다. 나는 복잡한 분석과 같은 수학 과목을 한 번도 수강한 적이 없는지 아직도 안타까운 마음에 한숨을 내쉬고 있다. 한편, 인문학에 대한 논쟁은 전국적으로 들끓고 있다. 부채는 최근 졸업생을 짓누르고 있으며 고등학생들은 STEMM 과정을 수강하고 있습니다. 대학은 인문계열을 줄이고 교육기관은 방송 교양 교육의 가치.

저는 공공 정책이나 학교 시스템의 전문가가 아닙니다. 저는 물리학자입니다. 물리학자로서 저는 교양 교육에 감사드립니다. 그것은 적어도 다섯 가지 방법으로 나의 물리학 연구를 향상시켰습니다.

(1) 나는 문맥을 찾고 활용하는 법을 배웠다. 나의 첫 독일어 문학 과정의 초기에 나는 첫 번째 읽기 과제를 막 끝마쳤습니다. 교수님은 수업시간에 책을 꺼내서 처음부터 펼쳐보라고 하셨습니다. 몇 번의 바스락거림 후에 우리는 책을 펴서 본문의 첫 페이지를 펼쳤습니다. 

아니, 아니, 내 교수가 말했다. 책을 펼치십시오. 처음. 제목 페이지를 본 사람이 있습니까?

우리는 인정하지 않았습니다. 책에 오래된 제목 페이지의 복제물이 포함되어 있었기 때문에 우리는 풍부한 정보를 놓쳤습니다. 게시자, 글꼴 및 광고 스타일은 수세기에 걸쳐 전 세계적으로 다양했습니다. 그들은 인쇄 및 재인쇄 날짜와 함께 책의 기원, 인기, 사회에서의 역할 및 목적에 대한 이야기를 전합니다. 게다가, 표지는 천 단어의 가치가 있으며, 본문이 시작되기 전에 모두 관련이 있습니다. 수업이 훨씬 나중에 강의 내용으로 바뀌었을 때, 우리는 그것을 새로운 시각으로 보았습니다. 컨텍스트는 우리의 이해를 심화하고 확장합니다.

물리학 논문을 읽을 때 나는 시작, 즉 진정한 시작에서 시작합니다. 나는 출판일, 저자, 그들의 기관과 국가, 그리고 저널을 기록합니다. X의 실험실이 보고된 실험을 수행했습니까? X는 당시 Y의 세계 전문가였지만 Z에 대한 편견을 키웠고 나중에 그 편견이 정당하지 않은 것으로 판명되었습니다. 따라서 나는 Y에 대한 논문에서 배우는 것을 목표로 해야 하지만 Z에 대한 진술은 소금 한 알과 함께 가져와야 합니다. 독일어 문학 과정 덕분에 컨텍스트를 찾고 처리하면 물리학 논문 사용이 향상됩니다.

(2) 논증을 배웠다. 물리학을 하는 것은 논증을 구축하고, 분석하고, 비판하고, 수정하는 것을 포함합니다. 나는 수학적 X가 물리적 시스템 Y를 정확하게 모델링하고 내가 제안한 실험이 오늘날의 기술로 실현 가능하며 관찰 Z가 내 추측을 뒷받침한다고 주장합니다. 물리학자들은 또한 수학적 진술을 연역적으로 증명합니다. 나는 대학 중간에 수학 과정에서 교정기 수업을 받았습니다. 내가 만난 가장 유능한 교사 중 한 명이 그 과정을 가르쳤습니다. 그러나 나는 철학 과정인 비형식 논리학에서 논증의 종류와 논증의 속성에 대해 배웠습니다. 

그곳에서 나는 추론에서 연역을 구별하고 주장의 타당성과 건전성을 주장의 강도와 설득력에서 구별하는 법을 배웠습니다. 나는 논증을 증명하기 위한 전략과 비판할 오류를 배웠다. 나는 많은 물리학 논문에서 상호 교환되는 것을 볼 수 있는 "모든"과 "모든"의 차이를 존중하게 되었습니다. 이 철학적 틀은 내가 물리학 논증을 공식화하고, 처리하고, 분석하고, 비판하고, 수정하는 데 도움이 됩니다. 

예를 들어, 나는 종종 수학적 진술의 길고 조밀한 기술 증명을 구문 분석합니다. 먼저 증명 전략이 다음과 같은지 확인합니다. 악의적 인 광고, 반례 또는 다른 전략에 의한 증명. 가장 중요한 구조를 식별하면 세부 사항으로 이해를 채울 수 있습니다. 또한, 학생들의 증명을 확인하고, 저널 심사위원의 내 논문에 대한 비판에 대응합니다. 나는 논쟁을 읽을 때 "뭔가 약간 기분이 좋지 않고 지난 화요일에 읽은 그 신문에서 약간 기분이 좋지 않은 것과 비슷합니다."라고 말할 수 있습니다. 그러나 나는 주어진 논점을 내가 어떻게 다루어야 하는지 알고 있는 논증과 함께 그룹화하고 싶습니다. 나는 차라리 “그들이 내 주장을 횡설수설하고 있다” 또는 “그 주장은 의문을 제기한다”라고 말할 수 있다. 그렇게 하면서 문제에 손가락을 얹고 해결을 위한 발걸음을 내딛습니다.

(3) 자료를 비트 단위로 분석한 다음 분석에서 의미를 추출하는 방법을 배웠습니다. 영어와 독일어 과정을 통해 문학의 모든 의미를 짜내는 법을 배웠습니다. 나는 몇 줄 인용문에 대해 XNUMX~XNUMX페이지를 작성하곤 했다. 분석은 딕셔너리와 구두점에서 문학적 장치로 진행될 것입니다. 암시; 등장인물 서로, 자신, 자연과의 관계; 그리고 논문에서 인용의 역할. 내가 훈련한 해부 기술에 따라 사소한 것부터 거대한 주제에 이르기까지 모든 것이 정밀한 조사가 필요했습니다. 모든 집게발 탐침은 다른 피부를 들어 올리거나 다른 힘줄을 떼어내어 문학 작품에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다. 나는 들어올릴 실타래를 찾고, 올바른 방향으로 들어올리며, 드러난 통찰력을 정확히 찾아내고, 통찰력을 일관된 테이크아웃으로 통합하는 법을 배웠습니다.

이 교육은 수학을 평가하고 해석하는 데 도움이 되었습니다. 물리학자는 연구할 물리적 시스템을 선택하고 방정식으로 시스템을 모델링하고 방정식을 풉니다. 다음 두 단계는 서로 얽혀 있습니다. 하나가 방정식을 올바르게 풀었는지 평가하고 솔루션을 물리적 시스템의 동작으로 변환하는 것입니다. 이 두 단계는 사소한 것에서 큰 주제에 이르기까지 모든 것을 분석해야 합니다. 이 지수가 다른 숫자가 아니라 4/5여야 하는 이유는 무엇입니까? 예상했어야 했나 의지할 에너지 길이 방법? 물리적 물질이 빨리 노화되거나 변화에 저항합니까? 이러한 질문의 답변은 더 중요한 질문에 대한 정보를 제공합니다. 누가 신경을 쓰나요? 내 관찰이 누군가의 시간을 들일 만한 가치가 있는 빛을 비춰주나요, 아니면 아무도 신경 쓰지 말아야 할 방정식을 푸는 데 일주일을 낭비했나요?

이 모든 질문에 답하기 위해 나는 문학 교육을 활용합니다. 내용을 분석하고, 통찰력을 정확히 찾아내고, 의미를 추출합니다. 문학 과정에서 이 분석을 수행한 것은 내 물리학 교육보다 틀림없이 더 깊은 분석을 용이하게 했습니다. 문학 과정에서 나는 내 생각을 정리하고 에세이로 표현해야 했습니다. 이 과정은 내가 간과했던 연결점뿐만 아니라 내 주장의 허점을 드러냈습니다. 대조적으로, 내 물리학 숙제의 몇 줄은 만점을 받았습니다. 문학에 대한 비판적 분석은 솔루션의 정확성, 수학의 물리적 해석 및 솔루션에서 의미 추출에 대한 나의 평가를 심화했습니다. 

(4) 물리학자를 물리학자로 만드는 것이 무엇인지 배웠다. 대학에서 응용 수학과 경제학을 공부하는 친구가 있었습니다. 저녁 식사를 하면서 그는 공부하면서 겪었던 문제에 대해 설명했습니다. 나는 거의 생각하지 않고 "물리적 관점에서 문제에 접근할 것입니다."라고 대답했습니다. 나는 내 친구가 생각하지 못했을 내 견해를 설명했습니다. 나는 나 자신에 대해, 그리고 내가 물리학과에서 얻은 도구에 대해, 대화 후에 했던 방식에 대해 생각하지 않았습니다. 

물리학에는 고유한 툴킷이 포함되며,1 목표, 철학의 집합입니다. 물리학자는 문제를 식별하고, 모델링하고, 해결하고, 특정 방식으로 결과를 분석합니다. 학생들은 강의에서 이러한 기술의 예를 보고 이러한 기술을 숙제로 연습합니다. 그러나 학생으로서 나는 부엌 바닥을 가로지르는 한 줌의 구슬처럼 내 과정에 흩어져 있는 예제의 기초가 되는 일반 원칙에 대한 명료한 설명을 거의 듣지 못했습니다. 예제 원칙에는 추상적인 아이디어를 이해하지 못하는 경우 간단한 예제를 구성하는 것이 포함됩니다. 계산을 마치면 가능한 가장 극단적인 시나리오에서 답이 의미가 있는지 확인하십시오. 방정식을 풀고 나면 입자와 파동이 어떻게 움직이고 상호 작용하는지에 대한 물리적 시스템의 관점에서 솔루션을 해석합니다. 

나는 대학에서 이러한 기술을 배우고 있다는 것을 깨닫지 못한 채 배우고 있었습니다. 나에게 자연스러운 접근 방식과 다른 분야에서 취한 접근 방식을 비교하여 기술을 의식하게 되었습니다. 내 툴킷을 의식하게 되면서 더 효과적으로 사용할 수 있게 되었습니다. 주걱을 가지고 있다는 사실을 알고 있을 때 계란을 가장 잘 튀길 수 있습니다. 내가 다니던 인문계 대학의 다른 학문들은 물리학의 포일 역할을 했다. 다른 분야를 보면서 물리학을 물리학으로 만드는 것이 무엇인지 알게 되었고 물리 툴킷을 적용하는 능력이 향상되었습니다.

(5) 다양한 아이디어를 연결하는 방법을 배웠습니다. 고등학교 XNUMX학년 때, 제 과목은 물리학에서 영문학으로 확장되었습니다. 누군가는 그러한 커리큘럼이 엉뚱하게 느껴질 것이라고 예상할 수 있지만, 저는 제 모든 과정을 관통하는 스레드를 찾았습니다. 예를 들어, 저는 추론, 연구 및 수사학에서 대중 연설을 연습했습니다. 내가 수사학을 공부했기 때문에 철학 선생님은 삼두제 "정제, 대조, 종합"을 소개할 때 저에게 조언을 구했습니다.2 철학 커리큘럼에는 페미니스트 책을 보완하는 페미니스트 에세이 "남자가 월경할 수 있다면"이 포함되었습니다. 넓은 사르 가소 해 내 영어 문학 과정에서. 영문학에서 나는 Baldassare Castiglione이 르네상스 귀족들이 어떻게 행동해야 하는지를 성문화했다는 것을 배웠습니다. 궁중의 책. 저자의 이름은 AP 현대 유럽사 시험의 첫 번째 질문에 대한 답이었습니다. 나의 역사 과정은 17세기에 미적분학을 발명한 아이작 뉴턴과 고트프리트 빌헬름 라이프니츠를 다루었습니다. 나는 물리학 과정에 적용한 미적분학 과정에서 그들의 발견을 활용했습니다. 나의 물리학 선생님은 그의 학생들이 세계의 에너지 문제를 해결하기를 바랐습니다. 아마도 제 수사학 과정에서 모든 토론을 빛낸 세계적인 열핵 전쟁을 피할 수 있기를 바랍니다. Z까지, 이는 세계적인 열핵 전쟁을 일으킬 것입니다.") 

스레드는 제 교양 교육 전반에 걸쳐 모든 것을 연결했습니다. 모든 분야는 다른 분야의 아이디어와 유사한 아이디어를 제공했습니다. 이러한 유사점을 찾는 것이 제 창의력에 도전하는 게임으로 성장했습니다. 내가 물리학 연구를 시작했을 때 그 창의성을 키우는 것이 결실을 맺었습니다. 내 연구의 대부분은 한 분야에서 다른 분야의 개념과 유사한 개념을 찾은 결과입니다. 나는 다른 학문의 관점에서 각 학문에 대한 통찰력을 얻기 위해 아이디어를 함께 부수었습니다. 예를 들어, 박사 과정 중에 연결하는 스레드를 찾았습니다. 블랙홀의 물리학에 DNA 가닥의 물리학. 그 스레드는 19개의 논문을 산출하고 XNUMX명의 공동 작업자를 확보하고 XNUMX개의 실험을 낳는 연구 프로그램을 시작했습니다. 다양한 주제를 공부하면서 많은 물리학 연구의 기초가 되는 창의적 연결을 이끌어낼 수 있었습니다.

나는 교양 교육이 물리학 경력을 쌓을 때 얻을 수 있는 모든 이점에 대해 자세히 설명하지 않았습니다. 예를 들어, 교양 과목은 연구 협력 및 연구 전달의 핵심인 의사 소통 기술을 향상시킵니다. 자신의 연구를 능숙하게 전달하지 않으면 해당 분야에 큰 영향을 미치지 않을 것입니다. 또한 교양 교육은 전 세계의 연구원들과 개인적인 차원에서 연결하는 데 도움이 될 수 있습니다.3 개인적인 관계는 과학자, 즉 인간이 수행하는 과학을 향상시킵니다.

연구 그룹을 구성하기 시작하면서 학부생으로 MIT에 다녔던 MIT 교수에게 조언을 구했습니다. 그는 교양 교육을 포함하여 특이한 배경을 가진 학생들을 찾으라고 조언했습니다. 오해하지 마세요. 저는 학부 시절에 MIT, Caltech 및 기타 기술 학교에 다녔던 동료와 친구들을 존경하고 소중하게 생각합니다. 그래도 나는 독일 문학과 경제학을 거래하지 않을 것입니다. 교양 과목은 내 여생을 풍요롭게 한 것 못지않게 내 물리학 연구를 풍요롭게 했습니다.

1(3)에서 설명한 것처럼 다른 분야의 툴킷과 부분적으로 겹치는 툴킷.

2나는 별로 도움이 되지 않았다. 삼두정치의 마지막 개념을 맞추라는 질문에 나는 “토론”을 시도했다.

3나는 한 번 대화에서 Ilya Muromets를 언급한 우크라이나 물리학자를 만났습니다. 일리야 무로메츠는 보가티르, 중세를 배경으로 한 슬라브 서사시에 등장하는 기사. 나는 작년에 우연히 슬라브 민속 코스를 수강했습니다. 그래서 나는 Muromets의 친구인 Dobrynya Nikitich와 Alyosha Popovich를 언급하며 대답했습니다. 물리학자와 나는 부딪쳤고 그는 다음 달에 걸쳐 응축 물질에 대해 많은 것을 가르쳐 주었습니다.

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출처: https://quantumfrontiers.com/2021/08/22/how-a-liberal-arts-education-has-enhanced-my-physics-research/

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