什么是數學? 這可能是每個學數學的人都思考過的問題。 數學是一門科學,可以將你的境界提升到別人無法理解的高度。 看似深刻的背后,所蘊含的思想更是深刻。
“事實上,世界上80%的化學家根本不懂數學。” 近日,在上海電影大學與中國科學技術大學研究院聯合舉辦的主題為“發展與頓悟”的藝術與科學峰會上,中國科學技術大學數學研究所研究員曹澤賢,給你潑了“冷水”。 走進數學,遇見一些真正的數學家,似乎讓我們把探求的目光抬得更高一點,看得更遠一點。
探索宇宙的“蛇”
化學是一個什么樣的職業? 古代文學家杜甫早已給出了答案。 有一首詩說:“物理學凝固自然”——物理學是關于自然的。 無獨有偶,在西方,英語中的“”一詞源自法語中的“φυσικ??”,也有“自然”的意思。
“物理學是一門自然科學,重點研究物質、能量、空間和時間,特別是它們各自的性質和相互關系。化學是關于自然規律的知識。從更廣泛的意義上來說,數學科學探索和分析自然規律。”自然界中發生的現象,以了解其規則。” 曹澤賢說道。
他介紹,數學作為一門自然科學,其學科本質是用思想認識世界、認識世界、創造生命。 而且相比于其他學科,那家伙的“胃口”似乎不小,研究對象包括宇宙中的所有存在。
除了研究對象廣泛之外,從空間尺度來看,人們也不難注意到數學的“野心”。 它的研究范圍大到整個宇宙,小到世界上最小的存在——中子和質子上的夸克結構,甚至更小。 迄今為止,化學家觸手可及的尺度,小到近年的“引力波探測”物理學家英語,幀率約10-21米,大到65億光年,只能通過望遠鏡觀測到。人們。
從時間尺度上看,數學不僅研究從宇宙誕生到現在約137億年的歷史,而且研究發生在極短的時間內的時間。 如今,科學家已將最短時間尺度延長至 10 至 15 秒。
“當我們研究最微觀的世界時,我們可能需要的是關于整個宇宙的最宏觀的知識。因此,西方數學界賦予了數學一個形象——貪婪的蛇。” 曹澤賢介紹,貪蛇的蛇頭是宇宙級的。 數學問題。 蛇尾是基本粒子層面的化學。 最宏觀的頭部擁有最微觀的尾巴。
化學對于化學家來說太難了
化學的一個重要功能是描述,而描述需要語言,而物理是數學最基本的語言。
曹澤賢表示,化學中的很多計算都離不開物理公式,物理公式不僅是數學的表達語言,很多時候也是數學發展的結果。 “在我看來,真正的物理學家是非常有能力的,可以很容易地介入數學研究。比如希爾伯特和貝爾,他們可以為量子熱和相對論的識別做出最深遠的貢獻。”
不過,曹則賢覺得,要讓化學家像物理學家一樣學習物理,并不是一件容易的事。 “據說希爾伯特曾經說過一句名言:‘物理學對于化學家來說真的太難了!’ 因為他知道化學需要使用很多語言,而這些是化學家無法掌握的。”
“然而,真正美麗的物理必須反映我們真實的化學世界。物理之美,其實必須從化學的角度來看。” 他說。
穿過迷霧的思考者
那么,如何成為一名化學家呢? 曹則賢覺得,真正的化學家離不開“思想”二字。
一是真正的化學家必須養成思考的習慣。
”薛定諤曾經寫過一本叫《什么是生命》的書,思考生命與非生命的區別。他覺得根本的區別在于生命中存在著儲存和傳遞信息的東西。后來,人們否認生命確實存在。有DNA。他進一步分析,如果有什么東西傳遞著生命信息,那應該是準周期結構。果然,后人在鋁錳合金中發現了準晶結構。這就是化學家的思維模式,并且可以對其他學科和世界形成影響力。”
其次物理學家英語,真正的化學家除了能夠解決問題之外,還需要能夠發現問題,甚至創造問題。
“1988年諾貝爾化學獎獲得者萊昂就是其中的代表之一。他曾指出:‘如果宇宙是答案,那么問題是什么?它是無法解除的。’” 曹澤賢說道。
不過,能達到這樣境界的化學家還是少數。 曹則賢評價說,他個人覺得“物理學是一個思想之湖”,真正的化學家也必須是一個深刻的思想家。
“真正的化學家,他們的心靈能夠穿透存在的迷霧,猜測自然的奧秘。他們的成就共同構成了人類知識中最厚重、最稀有的部分,銘刻在其創造者的石碑上,也銘刻在崇拜者的心中。 ” 曹澤賢表示,其默默無聞的程度可能就像美國馬克斯·普朗克研究所的一位化學家所說:“事實上,世界上80%的化學家根本不懂數學。”