物理和数学有关系吗?

bdqnwqk4个月前基础14

著名的大科学家钱学森先生曾经说过,数学与物理是自然科学的两大基础,两大基石,这两门学科可以说是你中有我,我中有你,相辅相成,可以说是一对双胞胎,谁也离不开谁,尤其是可以这么的近似认为,物理学是建立在数学的基础上的,物理量之间的关系就是通过数学来描述的!下面举几个具体的事例

第一,基夲的代数方程在物理学中的运用

我们在高中阶段学习的著名的几大定理,例如牛顿第二定律,万有引力定律,库仑定律等,都是用代数方程来描述的,这些定理,都是近二百年来经典物理学家们智慧的结晶,他们用简单的代数方程描述了物质,物体之间的力的作用,简单明了,这些东西,大家在学习过程中不会感觉有什么大的困难,最多是觉得在具体的运算中觉得有点繁杂而已!

第二,三角函数知识在物理学中的运用

在学习力学的过程中,最重要的是对物体进行受力分析,在此过程中,需要使用三角函数知识求取指定方向上的分力,以及多个分力的合力,大家只要牢记三角函数的定义式,这些问题都是不难求解的,另外在学习电学的时候,交流电的表达形式就是正弦函数,所以我们通常将交流电称为正弦交流电,可以讲,在这些物理过程中,三角函数知识被应用的淋漓尽致,请大家在学习过程中细细体会!

第三,向量代数知识在物理学中的运用

在物理学中,物理量可以分为标量与向量,标量间的运算很简单,使用加减乘除法则即可搞定,而向量间的运算,则要遵循向量的运算法则,在这里,全面应用了向量代数的知识,因此,大家在学好高等数学的同时,还应该更加努力的学好向量代数,线性代数这些课程,为学习物理学保驾护航

第四,导数在物理学中的运用

很多物理量三间的关系,经常可以用一元函数来描述,例如位移与时间的关系,速度与时间的关系,在此,我们经常需要求解变量的目舜时变化率,这个时候就需要对自变量进行一阶,二阶求导,有时甚至是高阶求导,这个问题特别在力学,运动学中比较常见,到了这个时候,物理学几乎是完全依赖数学在发展,所以有人讲,一个物理学家,通常也是一位数学家!

第五,积分学在物理中的运用

物理学中,经常需要计算两个或多个物理量之积,而有些物理暈不是常量,例如变力做功,作用力往往不是常暈,而是时间的函数,这个时候就必须要使用定积分的知识进行求解,所以,微积分运算法则,最初并不是由数学家发明的,而是由物理学家提出的!

第六,微分方程在物理学中的运用

大家在学习电磁学的过程中可知,电磁波实际是电场与磁场交替产生而形成的,那么此时就用一组微分方程来描述电场强度与磁感应强度之间的关系,这组方程叫做麦克斯韦方程组,当您学习到这个阶段,说明您已经到了经典物理与近代物理的交界点,如果继续认真的学习下去,您将取得更加牛逼开挂的学习成果!

通过以上说明与对比大家可以看出,数学实际上是物理学的基础,物理学完全是依靠数学而发展的,因此,有一门课程叫《数学物理方法》,就是专门用来研究数学与物理学之间的联系的,即用数学的方法来研究物理!年轻人身强力壮,精力充沛,正是学习的大好时期,而笔者是个年过四十的老男人,所以,笔者非常羡慕你们,所以,愿你们把握美好的青春年华,在最美的时光做最有意义的事情,投身物理学的研究与学习,去努力探索末知世界的奥密!

一方面,数学是物理前进的驱动力。牛顿的力学定律其实别人早就猜出来了,只是牛顿用自己发明的微积分证明了,所以力学定律才是牛顿的。复杂的物理现象的计算也需要微积分,光三定律不够用。

另一方面,物理是数学存在的躯壳。曾有数学家认为数学可以脱离现实世界而独立存在,甚至发明了一些公式和理论,断言和现实社会没有关系,但是最终都会在现实世界中发现这些数学理论存在的场景。目前为止没有发现脱离现实的数学内容。