序:做一个优雅的物理人 || LaTeX 环境配置

最近感觉理论学习之类没啥想写的,就开一个 LaTeX 系列的专栏吧。
大家也许注意到,这学期我不少笔记都是用 LaTeX 编辑的。(当然你也有可能没听说过 LaTeX,正常,我上大学前也没听过这种东西) 笔者在学习使用 LaTeX 的过程中也遇到过奇奇怪怪的问题,也是经过学习逐渐提高效率,所以想在这里和大家分享一些经验。也不算什么正经教程就是了。
首先必须写在前面的是:所有 LaTeX 文档的编辑排版,用 Word 和 Powerpoint 都一定可以实现,甚至可能更方便,因此 LaTeX 未必适合你。但是,在一些特定的场景里,LaTeX 拥有极高的效率。

LaTeX是什么?
这是著名的在线 LaTeX 编辑器 Overleaf 上的介绍:
LaTeX (pronounced LAY-tek or LAH-tek) is a tool used to create professional-looking documents. It is based on the WYSIWYM (what you see is what you mean) idea, meaning you only have focus on the contents of your document and the computer will take care of the formatting. Instead of spacing out text on a page to control formatting, as with Microsoft Word or LibreOffice Writer, users can enter plain text and let LaTeX take care of the rest.
LaTeX 是用于排版专业文档的工具。它基于“所见即所想”的思路,也就是说你只需要专注于文档的内容,电脑会搞定排版。不同于我们在 Word 或 LibreOffice Writer 里面需要调节各种缩进与间距进行格式排版,LaTeX 用户可以仅仅输入纯文字内容而让软件处理其他工作。
什么是优雅的物理人
大家也看到了本文的标题——做一个优雅的物理人。笔者这里对优雅的定义,是合理利用各种方法,用最少的精力解决问题,换句话说,优雅的物理人追求以最高效率解决问题。
这里的各种方法是相当广义的。比如一个最简单的例子是
求证:
这是一个常见的高中导数压轴题,仅仅以高中的知识证明是麻烦的,或者说,不优雅。也因此它会被放在压轴题。
但是如果你上大学,熟悉了泰勒级数:
就可以轻易写出 然后恰好消去所有项得到1,直接QED.
高中阶段看,这就是优雅的。
当然,真正优雅的方法是:

我们是学物理的,严格的数学证明工作要做,但是在解决问题之前可以放在第二位;而且能不动脑就搞定的,谁去想半天什么泰勒级数啊。
呃,扯远了。 总之 LaTeX 在笔者眼中就拥有成为优雅的软件的潜力。但同时请在那些不适合 LaTeX 的场景里不要犹豫,Word PPT Markdown
LaTeX 适合哪些场景?
大量复杂的数学公式
大量来自不同期刊/出版社的参考文献
有固定格式的文章/幻灯片,且有现成的 LaTeX 模板(比如有的期刊就会提供)
LaTeX 不适合哪些场景?
大量的图片
需要灵活的格式排版的文章/幻灯片
缺乏相关模板的文章/幻灯片
LaTeX 适合哪些人?
以笔者所在的理科为例,数院物院的同学基本上人人都有在用 LaTeX,数院还有专门的专业选修课教 LaTeX;而化院生院就几乎没人用了。一般来说 LaTeX 对于除了数理之外的人来说并不优雅,无益于提高工作效率,反而容易增加麻烦,因为绝大多数数理文章中数学公式都显著地多,而图片不多,能够发挥 LaTeX 的优势。
LaTeX 应该怎么用?
我们在使用 LaTeX 时随时应该记住自己的最高需求:优雅。 LaTeX 的优势在有模板的时候才能得到最大的发挥。前面提到,LaTeX 的优势在于让软件处理排版工作。但是,排版要排成什么样,比如需要多少行距,标题目录用什么字号字体,这些也都是需要在文档的源代码中设置的。如果你还得手动用特定格式的代码设置这些参数,真的还不如用 Word;但是如果有现成的模板,这些全都不需要你亲自动手。因此我们使用 LaTeX 应当奉行的就是拿来主义:有模板就拿来用,不好用换一个,没模板还不如直接用 Word。
给自己的电脑配置一个 LaTeX 环境
说了那么多,该讲点实用的东西,比如如何给自己电脑上搞一个 LaTeX。(当然你随时可以选择overleaf在线编辑 https://www.overleaf.com/)(但是有时候你需要离线编辑的时候...)
首先明确一点, LaTeX 也相当于一个计算机语言,它的使用也包括编译器和代码编辑器两部分。对于 LaTeX 来说,常用的编译器有 TeXlive, MikTeX, CTeX,而常用于编辑代码的有 TeXStudio, WinEdt, VSCode, LyX...
笔者建议的编译器是 TeX Live. 你可以前往TeX Live 官网下载最新的 2022 版本:
https://tug.org/texlive/
当然想下载快点也可以考虑找国内镜像源,直接搜“TeX Live 镜像”就行。又或者你完全不想下载,直接从别人那里拷一份也是可以的(由于能否编译只看环境变量不看注册表,可以直接拷安装好的文件)。
不建议 MikTeX 或 CTeX 的原因就是它们对一些较新版本的模板兼容性不是很好(尤其是CTeX已经不再更新)。
弄好 TeX Live 之后还要把相关路径加入环境变量,编译时才能找到编译器的路径。
关于TeXLive如何安装以及环境变量怎么设置,很多地方都有教程。不妨参考这里:
使用VSCode编写LaTeX - Marvey的文章 - 知乎
https://zhuanlan.zhihu.com/p/38178015
另外还有个还算挺重要的小细节,没人教过我,但是...第一次配置完环境变量要把电脑重启一遍才能正常。
关于编辑器笔者建议就用无敌的 VSCode。
VSCode里面需要下载一个插件 LaTeX Workshop,(需要中文界面可以装一个 Chinese Simplified 插件) 具体操作同样可以参考上面那个教程。
但是只要看到配置环境变量和VSCode插件下载好即可,因为后面那一大堆配置在现在较新版本的 LaTeX Workshop 插件都是自动配置好的,不是很需要专门的配置。
也正因如此,笔者并不建议按照上面那个教程配置 Sumatra PDF 进行预览,因为...笔者照他说的做,配置出来的反向搜索并不成功。应该是在20或者21年的某次更新之后那个教程教的办法就不成了(也许以后某天这个专栏说的也不好使了,相信我那是因为软件更新了)
是的,现在的插件很多配置都自动设好了,你不需要动太多东西。大致熟悉一下界面:

现在不妨在左侧工作区创建一个 LaTeX 专用文件夹,再为你的 HelloWorld文档创建一个文件夹,然后创建一个 Helloworld.tex,这就是源代码文件,里面写入
然后直接点右上角小绿箭头编译。然后你再点编译键旁边那个就能打开预览窗口。看到一个写着 HelloWorld 的pdf文件就对了。

这篇就先说这么多吧,是系列的第一篇。有好多提高编辑效率技巧,之后再慢慢讲。