如何看待觀點 從經典物理學發展到弦理論物理學不復當初的美感,基礎定理變得複雜且不確定 ?

時間 2021-05-30 10:06:58

1樓:

物理和數學是不一樣的學科. 對於物理來說, 美不美是無所謂的, 只是一些人的審美而已. 而物理規律是上帝定下來的世界執行的規則, 檢驗這些規律的唯一標準是實驗資料.

再漂亮的物理理論, 如果不能被實驗支援, 都是瞎扯淡.

感覺題主應該不懂String Theory. 其實String Theory是可以寫的很漂亮的, 非常非常漂亮的那種. 只是現在沒有任何實驗支援String Theory.

2樓:大宅學家

我覺得簡單不等同於美吧,現代物理實際上比古典物理美多了。這種美體現在邏輯體系更加完善,適用面更加廣闊,基本原理更加深刻,數學工具更加先進。

3樓:史詩生物

對『美』與『複雜性』等的判斷因人、時而異。對於熟悉物理學的人而言,這幾百年的物理學發展其實是關於美感、複雜性的『判斷物件』和『判斷標準』這兩樣概念的轉移和發展。

以人作比,這類似於判斷乙個人美不美時,你是觀察其『內在思想』還是『外貌身材』,這種差異。相比而言,『內在思想』是人的較為抽象的屬性,當你對人的感知是在更高抽象程度的層面發生,那你對人的美感判斷自然會更著眼於抽象的『 內在思想』。

幾百年前,美感可能是針對 或者以此引申出來的常微分方程而言。

諾特之後,『美感物件』逐漸向『對稱性』這一更為普適的抽象性質轉移:儘管物理物件逐漸變得複雜,但是人們能夠從中提取出高度抽象 (其實也很簡單) 的核心稱為『對稱性』或者『群』。物理學家不是從更加複雜的系統本身感受到美,而是從『複雜物理系統中能提取出如此純淨和精妙的結構』這一事實中感受到了美,類似一種對『出淤泥而不染』的欣賞。

現代物理的『美感物件』更加抽象了。現代物理涉及的基礎物件甚為廣泛,包括表觀上紛繁複雜的數學概念、物理概念。但因此,前文所說的那種美感也更加強烈了。

複雜的表象能夠被進一步抽象、概括。量子力學有一大堆『原理和性』,不確定性,不相容原理,波粒二象性,但是量子力學的美在於這些複雜的表象能夠被提煉成線性代數的自然語言。拉氏量很複雜有很多場,但是有了超對稱之後,拉氏量的具體內容不再重要,重要的是裡面場打包組成的 multiplet 型別,以及一些超對稱耦合。

最後,現代物理發展出那麼多分支,看著如此雜亂無章,但是物理學家的注意力又逐漸轉移到更高一層的美學感受物件,那就是『對偶』:多個看起來可能九不搭八的系統,實際上是相同的。

這些東西複雜嗎?如果乙個個看它們的展開,具體表示式,是挺複雜的。但是物理學家能從更高的層次去重新考察它們,進行抽象和打包,能夠發現這些複雜構造的『內在自然性』,提煉出表觀複雜而且迥異事物之間的關聯:

這能夠產生更深層次的美學感受

如果缺乏對事物的抽象化能力和相關知識,那的確只能停留在最表層,作出『這些東西真醜』的美學判斷了。

4樓:nzczll

實際不是失去美感,實際是失去真理性。

美感還是存在的,只是失去了唯一性。解釋同乙個東西,有好幾個理論來同時解釋,讓人覺得很混亂,不再清晰,不再唯一,讓人覺得不再具有唯一的吸引力。

以前的物理理論,意義很確定,也具有唯一性,只有這乙個理論,沒有其它理論來競爭。真理性非常強,對人具有很大的吸引力。

起碼,有競爭,會分散人群的注意力,人類不再具有乙個統一的興趣點。當然舉得吸引力大降,自然所謂的美感就喪失。

現在的理論失去了唯一性,對人類的吸引力大減。比如弦論,一部分人認為很美,一部分人認為就是荒謬。都各有各的理由。

所謂的理論的美感,實際是一種真理情節。

5樓:大咖島社群

上帝為世界的所有設定,確實非常有美感。

比如:E=mc2。美得讓人想哭,這樣乙個簡單的公式,就把整個宇宙物質能量與質量的關係解釋清楚了。

再比如麥可斯韋方程組,很簡單四個公式,把電場、電荷、電流和磁場的關係全都描述清楚了。

但上帝覺得,如果所有的事情都設定為這樣幾個具體的公式,整個宇宙就會像一台巨大的機器一樣機械地執行下去,憑藉上帝強大的計算能力,他可以從開頭設定就能看到宇宙毀滅。

上帝不想讓這個世界太機械了,他覺得事物的微觀執行要丟一下骰子創造一點隨機性比較好。

於是有了量子力學,有了測不准原理。

有了隨機性後,宇宙的可能性變得更多了,上帝無法預知未來,他就可以站在宇宙外面,靜靜地欣賞著自己的傑作,偶爾還會看看愚蠢的人類會怎麼在知乎上裝逼。

6樓:

要讓在頂尖學校學習的學生感到在數學上經常有壓力和挑戰,使得他們刻苦工作,保持乙個良好的工作狀態。現在經常有來自中國大陸的學生大談數學的哲學,而不能坐下來做紮實的計算。[1]

--- 丘成桐

7樓:鄭莊公

牛頓用邏輯來研究物理,愛因斯坦用強權來命令物理,量子力學用統計來研究物理。

學生問:雞毛從空中落下會做什麼運動?

牛頓:假如在真空中,雞毛會做勻加速直線運動。

愛因斯坦:我命令雞毛在真空中的速度恆定為1,而且相對任何慣性參照物都恆定為1。

學生們做了實驗,在真空中,讓雞毛從10公尺高空落下,測定出來所用的時間遠遠低於用1計算出來的時間。

愛因斯坦:哦,這是因為運動使距離縮短了。

量子力學:我們不知道,這個需要做實驗。

他們把10000根雞毛從空中拋下。發現有3456根落在中心,有2345根落在一環,有1234根落在二環,有789根落在三環,有678根落在四環,有567根落在五環,456根落在六環,有345根落在七環,有111根落在八環,還有19根跑出實驗室找不到了。

他們又做了多次實驗,發現每次的數值都不同,但是分布概率都差不多。

他們得出結論:雞毛的運動是波動,具有不確定性。並建立了複雜的概率公式。還對學生們誇耀:實驗永遠都不會錯,數學永遠都不會錯。

他們又把10000根雞毛綁成一捆從空中放下,發現這次雞毛做勻加速直線運動,速度、軌跡、落點都是確定的。又得出結論:當雞毛聚集在一起,達到巨集觀物體量級時,運動符合牛頓經典理論。

所以牛頓物理只適應於巨集觀物體。

物理領域有哪些經典的笑話?

8樓:Youngler

造物原理是簡單的,但是現象是複雜的。描述現象的理論變得複雜,這不奇怪。量子力學的數學部分,應該是永遠會流行的,以後的思想解釋可能會變化,比如機率解釋變成能量密度分布函式。

模糊真相和物質原因,利用人為影象容易建立理論,這是 Einstein 建立理論的技巧,所以相對論必定是暫時的理論,拋磚引玉留給後人去發現真相和更加有效的理論。弦理論屬於構造性理論,類似於分子運動統計物理學解釋溫度。但是現在就做此類理論應該是太早了,如果能夠成功,以後物理學研究什麼?

如果物理學總是有事情做的話,弦理論肯定是沒有結果的

9樓:

先問是不是,再問如何看待吧。

正如幾位大神在回答裡說的,

變得「複雜」和「不確定」只是表象。

事實是,物理理論一直在走向統一和自洽。

舉兩個最老生常談的例子。

在相對論力學中,

牛頓力學看似被改造得更加複雜,

但其實這恰恰是

將牛頓力學和電磁學

統一到乙個時空框架下的必經之路,

在這個框架下,一切物理量

都服從同一種參考係變換(洛侖茲變換),

也更能體現物理定律不隨參考係變化

這種優雅對稱的性質。

在量子力學中,

一切都看似變得不確定,

但這些所謂不確定背後,

其實是有乙個確定的東西,

就是波函式 ,

雖然我們無法觀測它,

但它其實包含了物理系統的一切資訊,

我們只需要將相應的算符作用在上面,

就能得到相應的物理量,

這才是一種大道至簡的力量。

只不過要理解這些,

需要學習更多的數學。

不了解座標變換和張量分析,

你就難以理解到相對論中

物理定律的對稱之美。

不了解特徵值理論,

你就無法體會波函式森羅永珍的奧妙。

所以物理學的美感沒有消失,

反而是越來越讓人著迷,

前提是要有足夠的數學修養來欣賞它,

如果題主執意要認為

物理學已經喪失了美感,

也拒絕通過數學的學習

進一步提高抽象審美能力的話,

那我也無話可說了。

10樓:qfzklm

審美是有門檻的,最直接地感受物理學的美的手段,是學數學。。

關於美學,建議讀一讀楊振寧的經典文章《美與物理學》。。

關於複雜,建議讀一讀Anderson的經典文章《more is different》。。

11樓:聽風望雨

基礎定理本應簡單明瞭,現在的複雜並不是數學的問題,而是以簡單的公式去計算複雜環境時,應具有的複雜表現。

現代科學一直在向簡單的方向發展,只是還沒有找到更合理的理論支援。

12樓:Yiming Pan

其實吧,不客氣地說:很多非物理專業的人或者部分物理專業的人,是根本不理解(狹義)相對論或者量子力學的,或者發現在後來研究工作中壓根兒用不上。儘管這兩個基礎理論構成了現代物理的大廈。

對於不了解量子和相對論的人員來說,他們的思考方式總是基於經典力學的,甚至是直觀受力分析的。這大概是為什麼物理學不復當初的美感了吧。

比如,狹義相對論是基於兩個基本的假設,然後可以匯出整個理論框架來;這個理論框架在低速條件下可以得到牛頓力學來。我實在想不出還有比這樣更具「美感」的理論啦!

比如,量子力學在Dirac的設計下也是基於五條假設(如果沒記錯的話),然後可以構架整個理論。這個理論幾乎能描述從原子尺度(nm)到人類活動尺度(m)的所有物理(力,熱,光,電,磁學等)甚至化學和生物問題,已經獲得了大量的成功。同時,這個量子力學的理論也可以在經典極限下蛻化成牛頓力學。

我也實在想不出還有比這樣更具「美感而且還實用「的理論啦!

後來發展的量子場論,規範場論,標準模型以及弦理論等等,就是因為我們人類可以探索的尺度越來越小,同時我們本身也渴望獲得更統一的理論框架。因此一代人一代人推動著現代物理的步伐!這些理論的提出,本身就是為了處理那些」在經典力學下看起來複雜和不確定」的問題!

其實這些新理論是向下相容的;換句話說,你是可以把弦理論蛻化成標準模型,近一步慢慢蛻化成牛頓力學和麥克斯韋方程的。

說現代物理不復當初的美感,我是反對的。

可以模擬來看:你想想到,在牛頓之前的物理學是什麼樣子嗎?牛頓力學幾百年下來你知道所謂的經典力學發展得多麼龐雜嗎?

如果你是生活在牛頓力學統治的年代,你大概會形容牛頓的經典力學不如歐幾里得幾何學和托勒密天文體系那般「真理而具有神性」吧!

我還是希望人們能「專業一點」地看待現代物理的發展,說物理學不復當初美感這件事情,對於現代物理來說是很不厚道。

真的是,因為你沒有好好用心去試著看看現代物理大廈的樣子。在我個人看來,它的樣子是務實又充滿想象力的!

---楓林白印

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