哪些是數(shù)學學？這可能是每一個學數(shù)學的人都思索過的問題，數(shù)學學是一門能將你的境界提升到別人不能理解之層次的科學。看似高深的背后，其蘊藏的思想更是博大精深。
“其實這個世界上80％的化學學家根本不懂數(shù)學。”近日，在上海影片大學和中國科大學學院共同舉行的以“開物與頓悟”為主題的藝術與科學峰會上，中國科大學數(shù)學研究所研究員曹則賢給你們潑了一盆“冷水”。走入數(shù)學，見識一些真正的數(shù)學學家，似乎能讓我們把求索的眼神略抬初一點、放遠一點。
探求宇宙的“貪吃蛇”
化學學到底是個哪些樣的事業(yè)？古代作家杜甫早就給出了答案。有詩曰：“物理固自然”——物理就是關于大自然的事情。無獨有偶，在西方，化學“”這個英文詞組始于法國語φυσικ??，也是“自然”的意思。
“物理學是一種自然科學，重視于研究物質、能量、空間、時間，尤其是它們各自的性質與彼此之間的互相關系。化學學是關于大自然規(guī)律的知識。更廣義地說，數(shù)學學探求剖析大自然所發(fā)生的現(xiàn)象，以了解其規(guī)則。”曹則賢說。
他介紹，作為一門自然科學，數(shù)學學的學科性質是用思想去理解世界、認識世界、創(chuàng)造生活。而且比起其他學科量子物理學家證實了世界是由能量構成的，那位老兄的“胃口”似乎不小，研究對象包括宇宙里所有的存在。
除了研究對象廣泛，倘若從空間尺度上看，人們也不難注意到數(shù)學學的“野心”。它的研究范圍大到整個宇宙，小到世界上最小的存在——中子和質子上面的夸克結構，甚至更小。到目前為止，化學學家觸手碰及的尺度，小到近些年來的“引力波偵測”，約10-21米的幀率，大到目前人們堪稱才能觀測的65億光年。
從時間尺度上看，數(shù)學學既研究從宇宙誕生到現(xiàn)今共約137億年的歷史，也研究發(fā)生在很短時間內的時間，現(xiàn)今科學家已把時間的最小尺度延展至10-15秒。
“我們研究最微觀的世界，可能須要的是最宏觀的關于整個宇宙的知識。所以西方數(shù)學學界給數(shù)學學一個形象——貪吃蛇。”曹則賢介紹，貪吃蛇的蛇頭，就是宇宙層面上的數(shù)學問題。蛇尾，是基本粒子層面的化學。最宏觀的頭，銜著它最微觀的尾巴。
化學對于化學學家來說實在是太難了
化學學的一個重要功能是描述，而描述則須要語言，物理就是數(shù)學學最基本的語言。
曹則賢表示，化學學的諸多測算都離不開物理公式，它除了是數(shù)學學的抒發(fā)語言，好多時侯也是數(shù)學學發(fā)展的結果。“據(jù)我發(fā)覺，真正的物理家都很有能力，可以很輕松地介入數(shù)學學研究。比如希爾伯特和貝爾，隨手玩兒就可以對量子熱學和相對論的鑒別作出最深入的貢獻。”
然而曹則賢覺得，反之要求化學學家如物理家一樣學習物理，卻不是一件容易的事。“據(jù)說希爾伯特曾說過一句有名的話：‘物理對于化學學家來說實在是太難了！’因為他曉得，化學須要用到好多語文，而這些是化學學家無法把握的。”
“不過真正美的物理一定反映了我們真實的化學世界。物理之美，其實還得用化學學的眼光能夠看下來。”他說。
穿透迷霧的思想者
這么，怎樣成為一名化學學家呢？曹則賢覺得，真正的化學學家離不開“思想”二字。
一是真正的化學學家一定要養(yǎng)成思索的習慣。
“薛定諤曾寫了本書叫《生命是哪些》，思索生命與無生命體的區(qū)別。他覺得根本的區(qū)別在于生命里有儲存?zhèn)鬟f信息的東西，后來人們否認了生命的確有DNA。他又進一步剖析，假如存在傳遞生命信息的東西，應當是個準周期結構。果不其然，后人在鋁錳合金里發(fā)覺了準晶結構。這才是化學學家的思索形式，她們可以對其他學科、對世界形成影響。”
二是真正的化學學家除了能解決問題，還要才能發(fā)覺問題甚至制造問題。
“1988年諾貝爾化學學獎得主Leon就是其中的代表。他就曾指責提出：‘如果宇宙是答案，這么問題是哪些？’。這樣深刻的問題，假如沒有對宇宙的深刻思考，是無論怎么提不下來的。”曹則賢說。
但是，才能達到這么境界的化學學家還是少數(shù)。曹則賢評價，他個人覺得“物理學是一條思想的湖泊”，而真正的化學學家必將也是一位深沉的思想者。
“真正的化學學家，其思想還能穿透存在的迷霧量子物理學家證實了世界是由能量構成的，猜得透自然的奧秘。她們的成就共同構建起人類知識之最厚實、最珍稀的部份、刻在其創(chuàng)造者的石碑上，也刻在敬仰者的心頭。”曹則賢表示，其晦澀程度或許正如某位美國馬普所化學學家所說：“其實這個世界上80％的化學學家根本不懂數(shù)學。”