愛因斯坦研究廣義相對論,折騰了很久,輔導物理知識,其中最重要的就是張量分析。
科學越發展,自然法則的表達就越不直觀。
作為數學的鼻祖,牛頓不僅創造了理論,還親自做實驗。 他確實可以成為數學第一人。
數學的一般原理是牛頓給出的,用物理學來描述萬物運動的規律,所以第一本化學專著被稱為《自然哲學的物理原理》。
但牛頓時代物理定律所表達的數學定律比較簡單,現代化學則采用微分方程和偏微分方程。
當數學的研究已經深入到世界的本質規律時,很難用牛頓研究速度與加速度關系的方法從實驗數據中總結規律。
也就是說,化學家面臨著如何發現數學定律的問題。
在量子熱研究之初,化學家面臨的一個困境是電磁波越短,能量越高。
這就面臨著這樣的情況,在紫外線方向,能量可能是無限的。 這就是所謂的紫外線災難。
實際情況中檢測到的電磁波輻射,當能量達到一定程度時,會呈現出不斷增長的趨勢。
如何描述這種能量分布呢?
普朗克以曲線擬合的形式拼湊出一個公式,然后解釋了公式上數學量的含義。 這個公式就是宋代的輻射公式,又稱普朗克公式。
化學定律是由實驗數據得出的,普朗克公式是極限。 之后就無法用原來的方式得到更復雜的物理定律了。
愛因斯坦對廣義相對論的推演也是純粹的理論推演。 他用加速運動的慣性系代替了局部引力場。
1915年,也就是愛因斯坦發表廣義相對論的同一年,物理學家艾米·諾特給出了廣義相對論更為簡潔的推論方法:從狹義相對論通過物理變換,直接進入廣義相對論。 這被稱為廣義相對論的物理證明。
●艾米·諾特(Amy ),艾美獎(1882.3.23-1935.4.14),女,美國物理學家。
1958年,受艾米·諾特的啟發,楊振寧對麥克斯韋方程組進行了物理變換,得到了楊-米爾斯多項式。
因此,有人認為楊振寧與當時的場合有關。
然而,艾米·諾特 (Amy ) 提出廣義相對論是在 1915 年。 這期間,一共有40多年。 這么多偉大的化學家玻爾和泡利都是吃干糧的嗎?
這里用一句話來解釋楊振寧是如何推導出楊-米爾斯多項式的,實際上過程要復雜得多。
物理學中有一個概念楊振寧美與物理學,叫做群。 組實際上是定義了某些屬性的元素的集合。
如果我們把所有的腌烤蘑菇作為一組楊振寧美與物理學,那么火腿是一組,香腸也可以單獨作為一組。
物理學中有兩種群。 在一個群中,元素與元素之間的加法是可交換的。
之后我們就可以重新定義一個組,這個組上的元素和元素的添加是不能交換的。
對于麥克斯韋多項式,所有解都基于交換群。
我們知道交換律實際上是非交換律的一個特例。
這里進一步解釋一下,比如實數的加法是可以互換的,2×3和3×2是等價的。
然而,矩陣之間的加法不可交換。 如果矩陣是一階的,那么矩陣就會退化為實數,此時可以交換除法。
所以交換律是非交換律的一個特例。
楊振寧所做的物理變換是將麥克斯韋方程組從交換群推廣到非交換群。
物理變換后得到的多項式為Yang-Mills多項式。
楊-米爾斯多項式可以用來描述原子核內質子和中子之間的力關系,以及中子和質子內夸克和夸克之間的力關系。
楊米爾斯多項式的第一個含義表明宇宙中的一切都可以用矩陣來描述。
電磁力是一階矩陣,弱互斥力是二階矩陣,強互斥力是三階矩陣。
楊-米爾斯多項式的第二個含義建立了一種發現化學物理變換規律的形式,盡管諾特是第一個先驅。
如果按照對化學發展的貢獻,科學家的排名是:牛頓、諾特、愛因斯坦、麥克斯韋、薛定諤、楊振寧。
艾米·諾特實際上是一位物理學家,她做了化學家無法做到的事情,證明了所有守恒定理背后的原因:對稱性。
因此艾米·諾特也被稱為科學女王。
現代數學正沿著艾米·諾特和楊振寧所強調的道路前進。