爱因斯坦研究广义相对论,折腾了很久,辅导物理知识,其中最重要的就是张量分析。
科学越发展,自然法则的表达就越不直观。
作为数学的鼻祖,牛顿不仅创造了理论,还亲自做实验。 他确实可以成为数学第一人。
数学的一般原理是牛顿给出的,用物理学来描述万物运动的规律,所以第一本化学专着被称为《自然哲学的物理原理》。
但牛顿时代物理定律所表达的数学定律比较简单,现代化学则采用微分方程和偏微分方程。
当数学的研究已经深入到世界的本质规律时,很难用牛顿研究速度与加速度关系的方法从实验数据中总结规律。
也就是说,化学家面临着如何发现数学定律的问题。
在量子热研究之初,化学家面临的一个困境是电磁波越短,能量越高。
这就面临着这样的情况,在紫外线方向,能量可能是无限的。 这就是所谓的紫外线灾难。
实际情况中检测到的电磁波辐射,当能量达到一定程度时,会呈现出不断增长的趋势。
如何描述这种能量分布呢?
普朗克以曲线拟合的形式拼凑出一个公式,然后解释了公式上数学量的含义。 这个公式就是宋代的辐射公式,又称普朗克公式。
化学定律是由实验数据得出的,普朗克公式是极限。 之后就无法用原来的方式得到更复杂的物理定律了。
爱因斯坦对广义相对论的推演也是纯粹的理论推演。 他用加速运动的惯性系代替了局部引力场。
1915年,也就是爱因斯坦发表广义相对论的同一年,物理学家艾米·诺特给出了广义相对论更为简洁的推论方法:从狭义相对论通过物理变换,直接进入广义相对论。 这被称为广义相对论的物理证明。
●艾米·诺特(Amy ),艾美奖(1882.3.23-1935.4.14),女,美国物理学家。
1958年,受艾米·诺特的启发,杨振宁对麦克斯韦方程组进行了物理变换,得到了杨-米尔斯多项式。
因此,有人认为杨振宁与当时的场合有关。
然而,艾米·诺特 (Amy ) 提出广义相对论是在 1915 年。 这期间,一共有40多年。 这么多伟大的化学家玻尔和泡利都是吃干粮的吗?
这里用一句话来解释杨振宁是如何推导出杨-米尔斯多项式的,实际上过程要复杂得多。
物理学中有一个概念杨振宁美与物理学,叫做群。 组实际上是定义了某些属性的元素的集合。
如果我们把所有的腌烤蘑菇作为一组杨振宁美与物理学,那么火腿是一组,香肠也可以单独作为一组。
物理学中有两种群。 在一个群中,元素与元素之间的加法是可交换的。
之后我们就可以重新定义一个组,这个组上的元素和元素的添加是不能交换的。
对于麦克斯韦多项式,所有解都基于交换群。
我们知道交换律实际上是非交换律的一个特例。
这里进一步解释一下,比如实数的加法是可以互换的,2×3和3×2是等价的。
然而,矩阵之间的加法不可交换。 如果矩阵是一阶的,那么矩阵就会退化为实数,此时可以交换除法。
所以交换律是非交换律的一个特例。
杨振宁所做的物理变换是将麦克斯韦方程组从交换群推广到非交换群。
物理变换后得到的多项式为Yang-Mills多项式。
杨-米尔斯多项式可以用来描述原子核内质子和中子之间的力关系,以及中子和质子内夸克和夸克之间的力关系。
杨米尔斯多项式的第一个含义表明宇宙中的一切都可以用矩阵来描述。
电磁力是一阶矩阵,弱互斥力是二阶矩阵,强互斥力是三阶矩阵。
杨-米尔斯多项式的第二个含义建立了一种发现化学物理变换规律的形式,尽管诺特是第一个先驱。
如果按照对化学发展的贡献,科学家的排名是:牛顿、诺特、爱因斯坦、麦克斯韦、薛定谔、杨振宁。
艾米·诺特实际上是一位物理学家,她做了化学家无法做到的事情,证明了所有守恒定理背后的原因:对称性。
因此艾米·诺特也被称为科学女王。
现代数学正沿着艾米·诺特和杨振宁所强调的道路前进。