目錄數學巔峰VS物理巔峰 數學vs物理 數學和物理哪個地位高 數學和物理哪個難 物理與數學的結合
于 1965 年在康奈爾大學舉辦的關于“數學與物理的關系”的信使講座系列中,費曼解決了他發現的數學和物理之間的主要區別。他的想法總結如下。
認識論的差異首先,費曼解決了那些研究數學的人在認識論分析水平上的差異,特別是挑出元數學家:數學家只處理推理的結構,他們并不真正關心他們在說什么。他們甚至不需要知道他們在說什么,正如他們自己所說的那樣,或者他們所說的是否屬實。
也就是說,如果關于公理的陳述是正確的,即經過仔細制定和足夠完整,進行推理的人就沒有必要了解這些詞的含義。他將能夠用同樣的語言推導出新的結論。如果我在其中一個公理中使用三角形這個詞,那么結論中可能會有一些關于三角形的陳述。而做推理的人,他可能連三角形是什么都不知道!但是,然后他可以讀回他的東西并說“哦,一個三角形,這只是一個三邊形的東西,你有什么等等”。換句話說,數學家準備了“可以使用”的抽象推理。
這與物理學中分析的認識論水平形成對比:
物理學家對所有短語都有意義,而且有一點很重要,很多研究物理學但不是數學專業的人不明白:物理學不是數學,數學也不是物理學。
但是,您必須對單詞與現實世界的聯系有所了解。如有必要,最后將你想出的東西翻譯成英文,翻譯成你將要進行實驗的銅塊和玻璃塊的世界,以確定結果是否正確。這是一個根本不是數學問題的問題。
適用性差異“數學家喜歡使他們的推理盡可能通用”
如果你說“我有一個三維空間”并且你向數學家詢問定理,那么他們會說“現在看,如果你有一個n 維空間”,那么這里是定理?!笆堑?,好吧我只想要三個維度的情況……” “好吧,那么用 n = 3 代替!” 結果證明,他們擁有的許多復雜定理要簡單得多,因為它們恰好是特殊情況。
物理學家總是對特殊情況感興趣。他對一般情況從不感興趣。他在談論某事。他不是抽象地談論任何事情。他知道自己在說什么,他要討論新的萬有引力定律,他要的不是任意力案例,他要的是萬有引力定律!
直覺與嚴謹當你知道你在說什么,這些東西是力,這些是質量,這是慣性等腔知寬等,那么你可以使用很多常識,感覺世界。你已經看到了各種各樣的東西,你或多或少知道這種現象會如何表現。
然而,或多或少知道答案如何發展的物理學家會出來并猜測中途,然后很快地進行下去。
高精度的數學嚴謹性在物理學中不是很有用,現代數學中看待公理的態度也不是很有用。現在,數學家可以做他們想做的事,不要批評他們,因為他們不是物理學的奴隸。沒有必要僅僅因為這伍亮對你有用,他們就必須那樣做。他們可以為所欲為,這是他們自己的工作,如果您想要別的東西,那么您自己解決。
費曼在這里認為,因為物理學關注自然現象,人類在這個領域更傾向于直覺。這有點與某些數學定理的發現過程的描述方式相反,包括小約翰·福布斯·納什。關于非線性偏微分方程的發現:
1950 年代的數學家已經知道使用計算機求解常微分方程 (ODE) 的相對簡單的例程。然而,還沒有確定的方法來求解非線性偏微分方程,例如在噴氣發動機湍流運動過程中出現的那些方程。
論數學物理的適用性為什么需要無窮無盡的邏輯才能弄清楚一小撮時空會做什么?
奇怪的是,費曼繼續猛明預測,在未來的某個時刻,世界的本質將不會用數學語言來表達。相反,將有一些其他方法來表達自然如何運作,這需要較少的計算:
我必須說,我經常假設物理學最終不需要數學陳述。機器最終將被揭示。總是讓我煩惱的是,盡管有所有這些本地事務,無論空間區域多么微小,時間區域多么微小,根據法律以及我們今天對它們的理解,都需要計算機器無數次的邏輯運算來解決。
現在這一切怎么會在那個狹小的空間里發生呢?為什么需要無窮無盡的邏輯才能弄清楚一小撮時空會做什么?所以,我經常做出一個假設,最終證明這些定律會像棋盤一樣簡單,所有的復雜性都來自大小
但是,這與其他人所做的其他推測具有相同的性質。它說“我喜歡它”,“你不喜歡它”。對這些事情抱有太大的偏見是不好的。
一般情況下來說,在自然科學的發展過程中,數學為科學發展提供了基礎,如果說沒有數學計算作為支撐的話,那么物理學發展起來也是常存在諸多問題的,所以說從某種意義上來講,物理學更像是數學的一個龐大的分支,因此數學比物理學科發揮的作用更大,總的來說也是因為以下幾個方面的原因。
1,數學被稱為百科之母,在科學探索領域必須得以數據為核心,邏輯的思維作為支撐。其實對我們來說,數學之所以成凳毀為百科之母,也是因為數學在理論學科上的重要性所決定的,正因為如此,在三科學領域如果沒有數學邏輯作為支撐的話,那么人類也很難真正的探索自然科學,所以說物理學科盡管很重要,但是還是需要數學作為支撐的。
2,單從兩者的作用來說,數學是一個龐大的體系,物理學更像是數學的一個龐大分支。其實對我們來說數學才是物理學的基礎,而畝禪且從某種意義上來講,一旦缺乏數學思維,那么物理學也出現停滯狀態,所以對我們來說物理學更像是數學的一個龐大分支,而數學為物理學發現提供了基礎支撐。
3,大多數的學科都是互惠互通的,正因為如此數學和物理的關系都是要共通的,二者發揮的作用同樣更大。其實在人們在認識世界的過程中也是在不斷發展的,正因為如此數學更像是,幫人們更好地了解世界,而物理學科提供人認識世界的方法論指導,正是因為如此二者關系也是互利互惠的,所以說沒有誰的重要之分。
其實對于我們來說,數學作為百科之母,其地位明顯的要優越于物理學科,而且物理學科更需要數學的思維來發展,所以從某種意義上來講,物理學科更像是數學的一個龐大分支,離開了數學邏輯思維的支撐,迅粗塵那么物理學也很難取得實質性的發展。
在自然科學發展過程中,物理學是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科,而數學是是研究數量、結構、變化、空間以及信息等概念的一門學科。對于一個大學理工科的學生來說,除了自己的專業課之外,數學是一門必修而且必須精通的一門課程。對于一名數學專業的學生或者數學家來說,數學本身就是一門獨立的自然科學。
因此,物理和數學都是非常重要的科學,也是互相交叉,你中有我,我中有你,不可分割的。
從物理學的發展 歷史 來看,往往偉大的理論都伴隨著堅實的數學基礎。 歷史 上最偉大的科學家牛頓,他不僅僅是一位物理學家,還是一位數學家。在物理學領域,他的牛頓三大定律及萬有引力定律描述了低速宏觀狀態下的物質運動規律,可以很好的指導人類的生產生活,而且還可以近似的計算月球及太陽系的行星運行軌道。在數學領域,牛頓幾乎與萊布尼茨同時發明了微積分,微積分的發明使得函數、速度、加速度和曲線的斜率等均可用一套通用的符號進行討論。
而另一外偉大的物理學家麥克斯韋完美地用了一個方程組總結了電磁學中幾乎所有的定律與定理。想當初,麥克斯韋的偶像法拉第由于年少輟學,數學功底太差以至于卡住了法拉第獲得更高成就的道路。而麥克斯韋就具備良好的數學功底,成功地推導出電磁學理論的數學表達式——麥克斯韋方程組。
當愛因斯坦1915年發表了廣義相對論,廣義相對論研究的空間已經不是普通的歐式空間(歐幾里得空間),而是在強大引力作用下造成的引力空間。愛因斯坦認為大質量的物質會造成物質隱伍滑引力范圍內的空間彎曲,而此時黎曼幾何發揮了重要的作用,愛因斯坦在他們朋友們的幫助下,終于完善了廣義相對論,黎曼幾何也重新被賦予了物理含義。
楊振寧曾經在一個電視節目上回答了這個問題,他很不贊成數學只是一個研究物理學的一個。他說到,一個物理的現象與數學有著密切的關系,比如電磁場結構到70年代才被真正認識到,后來科學家發現電磁場結構與50年代我國數學家陳省身研究的纖維叢數學領域如出一轍??梢钥闯?,數學中也暗含著物理學的內容。
在自然科學的發展中,數學和物理哪一個更為重要?
在自然科學的發展中,物理學比 數學 更為重灶臘要。
因為,物理學是自然科學的基礎學科。
當然,就更是 社會 科學和思維科學的基礎學科。
而數學,同 社會 科學的語言學一樣,橘胡同是學科。
也就是說,數學是自然科學的學科。
語言學是 社會 科學的學科。
——當然,語言學同時也是自然科學及數學的的學科。
即語言學或者中小學的語文課,是一切學科的基礎的基礎。
僅此而已。
.
自然科學發展中,數學和物理都非常之重要,舉個例子物理好比是我們要砍的樹,數學就好比斧頭,我們要砍樹就需要斧頭。沒有斧頭,砍樹將會變得非常困難,但是如果我們不砍樹,那么斧頭就失去它的作用了。
物理是研究我們生存的環境的本質、規律和發展方向,和我們生活息息相關,我們掌握了他們的規律就能去利用和順應它的規律去發展,如果我們真的能掌握它的本質,我還可能會創造它。
物理學的兩位大神牛頓和愛因斯坦,他們分別奠定了經典物理學和現代物理學的基礎,我分別舉例他們奠定這些基礎時數學發揮的重要作用。
我們今天能把飛船、衛星送上太空,主要得益于牛頓的萬有引力定律,但是這個公式的推到是極其艱苦的,因為不能去測量地球的質量,所以牛頓就從數學角度出發先發現了微積分這種數學,最重才解決了萬有引力定律的公式推導。
在牛頓力學中不能解釋引力的形成或者說不能揭示引力的本質時,愛因斯坦就在思考時間和空間的問題,但是用當時現有的數學理論很難去支撐愛因斯坦關于時間和空間的解釋,直到他看到了黎曼幾何-在球面中三角形內角和大于180度。用黎曼幾何能完美的解釋愛因斯坦的相對論中關于時間和空間的猜想,能解釋很多的現象和計算具體的數值。由此可見數學對物理的發展是至關重要的
數學的發展沒有了物理的推動或者把數學邏輯推理的東西應用到實際生活中,數學也就失去了他該有的作用。我也舉兩個例子說明-電腦的發明和電磁波的應用。
電腦的發明絕對對我們人類的發展進程起到了至關重要的作用,當時數學中很早就知道了二進制、六進制、八進制和十六進制了,但是我們還沒有很具體的應用,在第二次世界大戰的時候,影響戰局的很可能是一封電報或者一條信息,在這種背景下電腦應運而生,圖靈-計算機之父利用數學二進制發明了最先的計算機,主要用于破解德軍的密碼,再后來發展的人工智能,無不影響著我們的生活和改變著我們的生活。
第二個要說的是電磁波的使用,現在我們用的手機正是通過電磁波來傳送信息的,包括引力波的發現,我們接收到的一堆數學信息,只有通過我們也有的儀器才能把數字信號轉化成我們能看得見聽得見的信息。
頂尖的物理學家數學基礎都是超級好的,不然怎么推導各種公式,公式就是定律。
愛因斯坦在提出相對論時候,他的數學就拖了一點后腿,并不是說他數學不好,只是說相對他的物理而言,他的數學差一點
差不多可以這樣理解,文的基礎是語文,理的基礎是數學
從自然科學的發展的 歷史 上看,數學變得越來越重要。早期的自然科學更依賴于數學的幾何表達,只是發展到了動力學以后,微積分和分析數學才成了表達自然科學的重要手段,那是因為自然科學是從這個時候開始才關注了能量所產生的勻加速運動,原始的算術知識就不能處理只能用二次曲線才能表達的速度的問題了?,F代自然科學無論如何己不能離開數學,尤其高等數學。從某種意上讓講,自然科學不僅與數學有著極為密切的依賴關系,并且自然科學有把數學資源全部消耗殆盡的架勢。我不太關注當今科學技術取得的成就,比如衛星上天、“5G”什么的,我更多的是對為未來科學的發展擔憂。從某種意義上,近百年來,自然科學之所以停滯不前,極有可能是300年前的微積分把物理學帶入了死胡同所致。這樣說也可能不太公允,因為微積分的理論最初是由自然哲學家為了解決自然科學的問題而提出來的,那么,要說帶入死胡同的或許不是數學,而是物理學自已。從數學本身來講,它沒有必要發展什么所謂的“微積分”而讓自己變得不倫不類。數學正是由于微積分變得越來越不像數學,轉而更像文學了。未來自然科學的發展當然還離不開數學,但離不開的是真正的數學,這種數學應該回到數學的基礎,從什么是數做起,例如有沒有可能發展出一種專門用于計數勻加速運動的有別于自然數的“數”,有沒有可能創立一種非自然數的坐標系,使未來的物理學在表達勻加速運動時是直線而不再是曲線,進而不再依賴什么微積分了。我希望看到未來的數學家或者數學哲學家能夠按照數學自身發展的規律提出類似的這種新數學,我相信自然科學能夠在這種新數學的幫助下獲得進一步的發展。從這個意義上講,我認為數學比物理學更重要。
諾貝爾是一個十分聰明偉大的發明家和企業家,他設立獎項的時候,排的順序是物理,化學,生理或醫學,文學。從這里已經可以看出在19世紀末的時候,人們對幾門學科重要性的看法,或者說客觀事實。后來在二十世紀五十年代左右,瑞典皇家科學院又補充了經濟學獎和和平獎,說明過了半個世紀后,經濟學作為一門學科的重要性。為什么他們不補充其他學科作為新的授獎學科呢?那是有一定道理的。
社會 生產和生活中出現的,與人們衣食住行密切相關的實物產品,他們最主要得益于哪些學科,這些就是最好的說明。
當然,還有一些輔助性的學科,比如語言,會計,也不可或缺,但如果非要分出高低主次的話,有點常識和頭腦的人基本會得出一致的結論。
對于這個問題我覺得有些欠妥,我覺得數學這門學科不是自然科學,物理、生物、化學、地理等才算是自然科學。所以問題應該是數學和物理這兩門學科哪一個更為重要?
這兩門學科是推動 社會 生產力發展的重要角色,缺一不可,我們可以梳理數學學科和物理學科的不同角色來看看它們的重要性!
數學是一門基礎學科,我們一上學就要學習數學,我們一般人學習數學目的是培養這種推理演繹的能力,培養科學的思維模式,其實也是為其它學科的學習打下方法和思維的基礎!
物理的學習是要以數學作為研究手段,通過具體物理問題的研究去尋找出相應的規律,進而推動 科技 進步,發展和提高 社會 生產力!
數學的發展推動物理學研究向前發展,而物理學的發展又對數學理論提出更高的要求!所以如果非得要提出誰更重要,我想應該是數學,因為它是基礎,是底層學科!
毫無疑問是物理,三次工業革命都與物理有關,數學是為物理服務的。目前基礎科學的停滯主要是物理上沒有重大發現。
物理數學化學生物等基礎知識都重要。沒有較全面的知識和適當的經歷,怎么樣才能管理好 社會 ???例如:一個單支柱橋的構建,有這方面的知識,在審批時,就可以數據徹底否定。就不會造成損失。再如:霧霾一事,左右搖擺。要建設,但也要會把污染完全控制。
在諾貝爾獎中并沒有數學獎,因為數學嚴格意義上并不被算做是自然科學。
科學研究講究三個過程:證明,證偽,還有表現在物質世界中的驗證。而數學是一種邏輯,無法表現為物質,所以本質上看數學其實更貼近哲學
物手圓理中數學問題不多,但若要學好,就要自己推概念會涉及數學。但中學物理最重要的是動態分析與經典力學部畢李塌分要看擾耐邏輯分析,與數學成績無關。
信息傳播剖析:
比如,一塊石頭扔進水中,擊起水波。為什么有水波?其實石頭扔進水中,它會同時在空氣中和水中產生振動,那么它在空氣中產生振動傳播能量與在水中產生御敗振動傳播能量,是有一定的區別:空氣介質彈性小即阻力小,鎮凳顫所以能量傳播快,傳播遠。水介質彈性大即阻力大,所以能量傳播慢,傳播不遠。我們在空氣與水的臨界面即水面,看到水波,水振動傳播能量。此同時,臨界面的空氣面也在空氣振動傳播能量即空氣波。那么同理,也粗春存在真空波,暗物質波。歸納:水波,空氣波,真空波,暗物質波,皆為傳播能量的方式,即能量通過介質(水,空氣,真空,暗物質)振動傳播。而我們的光信號,聲信號,力信號,能量信號,皆同理,通過空間介質振動傳播。
水波,人眼睛可以看見??諝獠?,真空波,暗物質波,人眼睛看不見,但我們的儀器,雷達,手機,窗戶玻璃,耳膜,可以檢測到。比如,飛機低空飛過,窗戶玻璃會振動。他人說話,你耳膜會振動。