物理和数学,哪个更重要?
谢邀。数学和物理当然是同等重要。
如果非要回答出“更”,我想还是选数学吧。
一、定义数学是研究现实世界空间形式和数量关系的一门科学。
物理是研究物质、能量、时间和空间的各自的本质与性质,以及它们彼此之间交互作用的自然科学。
根据二者定义,数学研究的是相互关系,逻辑的味道更浓一些。而物理更侧重研究世界的本质,对相互作用的研究更多一些。
相互作用分为质的作用和量的作用,因此数学也是物理的重要组成部分。
二、关系其实,现在所说的数学和物理,都是进行了人为区分的,真正的世界,不会天然的分成数学问题和物理问题。
在很长时间里,数学和物理同属于自然哲学,是现代自然科学的鼻祖。
自然哲学主要是思考人与自然界关系,包括人与自然界的关系、人与人关系以及自然界的最基本规律等。这里面即包括人在适应自然和改造自然中所需要逻辑推理,也包括对自然的观察。这就是构成了现代科学的两大支柱,逻辑和观察。可以说,逻辑发展成为数学,观察发展成为物理,二者同根同源。因此早期的大科学家们都被后人挂上了数学家和物理学家的双重抬头,比如牛顿大师。
三、谁“更”重要?一个好的物理学家,一定是个好的数学家。而一个好的数学家,不需要是好的物理学家。从这个意义上来说,数学更基础一些。
在现代科学发展进程中,通过数学分析的方法,以物理的形式,发现并解决了客观世界的问题,已不是少数。比如,早期的天体运动,后期的量子力学,都是基于数学上取得的成果。
在近代物理中,已经有不少人把物理定义为实验科学,殊不知,讨论物理最基础最根本问题的,是一群理论物理学者,他们精通数学,精通计算机,研究着一些看似与世界脱节,实则是世界本源的问题。
本人是物理相关,对数学的重要性深有体会,不知道有没有数学研究人员对物理体会颇深的,欢迎交流讨论。
常言道:“数理不分家“,想学好物理,一定要以数学为基础,数学是学好物理的重要工具和手段,好多物理规律都是通过数学抽象推导而得出,数学思维对于学习物理起着非常重要的作用;但是物理和数学还是有所区别的,物理有自己独特的思维。
数学和物理的联系与区别,理论物理的「猜」和数学的「证」数学是一门抽象的学科,研究的对象是数量、结构、变化、空间以及信息等概念,是所有可能自洽结构的集合,拥有很多严谨的逻辑结构。
物理学是建立在一些基本物理原理之上的学科,而基本的物理原理通常可以用文字语言来表达,从表面上看,无需引用数学。比如说,牛顿的运动定律和爱因斯坦的相对论,这些基本的物理原理通常可以用几句话来描述,它们在很大程度上独立于数学。但事实上真的是这样吗?绝不是!
从传统上讲,数学家和物理学家自希腊时代就难以分割开。牛顿和他的同时代的人从不将数学和物理学进行明显的区分,他们称自己为自然哲学家,对数学、物理学和哲学世界都充满了兴趣。如下展示:
“阿基米德,职业:科学家、数学家、物理学家”;
“笛卡尔,职业:哲学家、物理学家、数学家”;
“艾萨克·牛顿,职业:物理学家、数学家”;
“斯蒂芬·威廉·霍金,职业:物理学家、宇宙学家、数学家”。
这是百科对几位伟大科学家的职业描述。从中我们不难发现,物理跟数学总是同时出现,许多物理学家同时也是数学家,而许多数学家也是物理学家。
在18世纪到19世纪,数学和物理学之间有着大量的交流,高斯、黎曼和庞加莱都认为,物理是新数学的重要源泉,而数学则是物理学的语言。
但在庞加莱和爱因斯坦之后,数学和物理学的发展出现了一个“急转弯”。在过去的七八十年间,数学家和物理学家之间很少出现真正的沟通,即使有也非常非常少见。
数学家忙于研究N维空间的拓扑结构,开发新的学科,如代数拓扑学。他们进一步深化高斯、黎曼和庞加莱的工作,建立了数量惊人的抽象的数学定理和推论,却从没有想过这些定理与物理学上的强核力和弱核力有着紧密的联系,直到物理学家必须要使用已知的三维数学去探索核力时,现状才得以改观。
1912年,当时的爱因斯坦正酝酿着一个颠覆性的理论——广义相对论,此理论断言,大质量的物体会扭曲时空。但爱因斯坦在如何表述它上遇到了难题。这时,爱因斯坦发现,由数学家伯恩哈德·黎曼提出的曲率几何概念正是他需要的。黎曼几何赋予了爱因斯坦一个强大的数学基础,使他构建出了广义相对论的准确等式。
这个故事一定很让数学家们感到骄傲。在这个故事里,数学就像是物理的灯塔和引路人,在困难的时候给物理带去了光明与方向。但从中我们也可以看到,数学更像是解决物理的工具,学习这些工具会让解决物理问题变得更加容易。Sin30º你知道吧?它其实也是一个数学工具,当你在计算物理问题时,你总得先计算它,才能得到其他相关的具体量。
因此,数学就像钉子、木板、锤子和锯子,物理就像一栋房子,为了得到这栋房子,除了将所有材料组合在一起之外,还需要钉子、木板、锤子和锯子等工具来固定它,即数学是物理的工具。维格纳曾说过的一句话:“数学语言在表述物理定律时的适当性是一个奇迹,一个我们既不理解也不应得的奇妙天赐。”
物理学的现状表明,物理学愈发展就愈数学化,数学成为物理学收敛的中心,物质世界的影子。
数学是万物之母,研究工具,是现实的根基物理学理论的应用要借助数学工具。物理学理论有着非常广泛的应用,特别是在工程技术中离不开物理理论的指导,从日常的建筑到尖端的航天技术无不与物理理论相联系,在具体运用物理理论时,也要借助数学工具。
可以这样理解,既然物理理论要依赖于数学方法,从现实原型中抽象概括出来,那么将物理理论应用到现实中去,实际上是一个逆过程,这个过程也需要数学工具。
现在当收听远距离无线电台时,要从嘶嘶声或背景噪声中分离出乐音或讲话声。这实质上就是要把一种随机信号从另一种随机信号中分离出来。众所周知的办法是用滤波器。如果功率谱发生重叠,完全的分离是不可能的。要考虑用一种办法使两者兼顾,将借助于所谓维纳-霍甫条件来讨论,而讨论中则用到傅里叶变化。
火箭导弹技术也是物理学理论的具体应用,它牵扯到很多复杂的因素。例如,燃料的装重量及消耗率,推力大小的变化,结构重量及载重量,飞行的轨迹,还有外界条件如气象等因素的影响,要对这些因素加以综合,运用物理学理论进行处理,这本身就构成非常复杂的,大量的数学问题,不解决这些问题,物理理论的应用就是一句空话,数学实际上是将抽象的物理理论同具体的工程应用联系起来的桥梁。
数学重要性日益突出2019,为了落实《关于全面加强基础科学研究的若干意见》要求,切实加强我国数学科学研究,科技部、教育部、中科院、自然科学基金委联合制定了《关于加强数学科学研究工作方案》。我们一起去了解一下。
《方案》指出,一要持续稳定支持基础数学科学,稳定支持基础数学研究,支持高校和科研院所建设基础数学中心。二要加强应用数学和数学的应用研究,加大支持应用数学研究,支持地方政府依托高校、科研院所和企业建设应用数学中心。三要持续推进和深化高层次的国内外交流与合作,加强交流研讨与科学问题凝练。
数学作为自然科学的基础,同样也是重大技术创新发展的基础,数学实力往往影响着国家实力,几乎所有的重大发现都与数学的发展与进步相关,现如今,数学已成为航空航天、国防安全、生物医药、信息、能源、海洋、人工智能、先进制造等领域不可或缺的重要支撑。
总而言之,抛开纯数学的研究不说,在物理中实现了的数学才是真正拥有生命力,而有了数学帮助的物理才能真正地站起来,成为一门不完全靠经验支持而是充满理性思考与创新思维的学科。一个能够学好物理的人,也必然具有强大的数学功底和敏锐的物理直觉,能够有机结合数学的严谨和物理的灵活。这样的人,才能够和物理学领域的工作者进行日常的交流,从数学推导到物理观察,打通物理学的任督二脉,也才能够在这个行业发挥自己的创造力。