物理宇宙和數學之間的關係是什麼?

論文看世界


物理學,應該涵蓋,包括動物植物微生物的生命之理,現在沒有一個能和生命相結合的理論,物理宇宙學叫無機宇宙學,神學理論研究宇宙是有生命的我叫他有機宇宙學,這兩個分歧學科不統一在一起宇宙學都是白學了,宇宙和生命是分不開的,符合有生命宇宙科學理論才是終極理論。現在數學模型為物理而生,物理促進了數學發展,物理科學就是不斷的反物理科學,而一般數學不能反數學,現在這些物理理論公式是認識宇宙途中的部分腳印,時間的塵埃會把它們抹平。


華夏自然物理研究所


物理宇宙的演示是以數學為基礎的。否則,物理宇宙就無法存在。


艾淑華33


歷史上物理和數學有著十分深刻的聯繫。物理的目的之一是瞭解新的自然現象。而一個新的自然現象之所以新的標誌,就是我們連描寫它的名字及數學符號都沒有。這就是為什麼當物理學家有一個真正的新發現時,他/她什麼都說不出來,什麼都寫不出來,也無法進行計算推導。這時候就需要引入新的數學語言來描寫新的自然現象。這就是數學和物理之間的深刻聯繫。正因為如此,每一次物理學的重大革命,其標誌都是有新的數學被引入到物理學中來。

第一次物理革命是力學革命,需要研究的物理現象是天體的的運動。牛頓不僅要發明他的萬有引力理論,而且還要發明微積分這一套新的數學來描寫他的理論。第二次物理革命是電磁革命。麥克斯韋發現了一種新的物質形態——場形態物質。這就是電磁波,也是光波。後來人們發現,這種場形態物質需要用數學的纖維叢理論來描寫。第三次物理革命是廣義相對論。愛因斯坦發現了第二種場形態物質——引力波。他需要引入數學中的黎曼幾何來描寫這種新物質。第四次物理革命是量子革命。這次革命揭示出,我們世界中的真實存在,既不是粒子也不是波,但既是粒子又是波。這種莫名其妙卻又真實的存在,可以用量子力學來解釋,而量子力學則是建立在數學中的線性代數理論之上。

牛頓、麥克斯韋、黎曼、愛因斯坦

我們現在正在經歷一場新的物理革命——第二次量子革命。這次革命的主角是量子信息和它們的量子糾纏。這次我們所遇到的新現象,就是很多很多量子比特的糾纏。這種多體量子糾纏的內部結構,正是我們既說不出來,又沒有名字的新現象。我們現在正在發展一套新的數學理論(某種形式的範疇學),來試圖描寫這種新現象。

這次正在進行中的物理學新革命是非常深刻的。因為這次革命試圖用糾纏的量子信息來統一所有的物質、所有的基本粒子、所有的相互作用,甚至時空本身。而凝聚態物理中的拓撲序、拓撲物態,以及量子計算中的拓撲量子計算,都是多體量子糾纏的應用。正是通過這些物理研究,我們發現了多體量子糾纏的重要性,並引入了長程量子糾纏這一相關概念。

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用數學的眼光看物理學

我們剛才用物理的眼光,概括了數學和物理的關係。自牛頓以來,我們都是用分析的眼光看世界,用連續流形、連續場來描寫物理現象。特別是愛因斯坦的廣義相對論,它是如此的漂亮自然,大家都認為它抓住了宇宙的本質。之後,以幾何的眼光看世界成為物理的主流。在這個思路下,物理學家發展了規範場論、量子場論,以及描寫所有基本粒子的標準模型。

但完美主流的幾何的眼光,並不一定是認識世界的正確方法。從量子革命以來,我們越來越意識到,我們的世界不是連續的,而是離散的。我們應該用代數的眼光看世界。連續的分析,僅僅是離散的代數的一個幻象。就像連續的流體,是許許多多一個個分子集體運動的幻象。這種以代數的眼光看世界的新思想,將顛覆很多目前的主流物理理論,帶來物理的第二次量子革命(見《光的奧秘和空間的本源|眾妙之門》)。某種意義上,建立在幾何思路之上的廣義相對論、規範場論、量子場論太漂亮太完美了,讓我們誤以為它抓住了宇宙的本質,誤導了我們一百多年。


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