哪些是数学学?这可能是每一个学数学的人都思索过的问题,数学学是一门能将你的境界提升到别人不能理解之层次的科学。看似高深的背后,其蕴藏的思想更是博大精深。
“其实这个世界上80%的化学学家根本不懂数学。”近日,在上海影片大学和中国科大学学院共同举行的以“开物与顿悟”为主题的艺术与科学峰会上,中国科大学数学研究所研究员曹则贤给你们泼了一盆“冷水”。走入数学,见识一些真正的数学学家,似乎能让我们把求索的眼神略抬初一点、放远一点。
探求宇宙的“贪吃蛇”
化学学到底是个哪些样的事业?古代作家杜甫早就给出了答案。有诗曰:“物理固自然”——物理就是关于大自然的事情。无独有偶,在西方,化学“”这个英文词组始于法国语φυσικ?ς,也是“自然”的意思。
“物理学是一种自然科学,重视于研究物质、能量、空间、时间,尤其是它们各自的性质与彼此之间的互相关系。化学学是关于大自然规律的知识。更广义地说,数学学探求剖析大自然所发生的现象,以了解其规则。”曹则贤说。
他介绍,作为一门自然科学,数学学的学科性质是用思想去理解世界、认识世界、创造生活。而且比起其他学科量子物理学家证实了世界是由能量构成的,那位老兄的“胃口”似乎不小,研究对象包括宇宙里所有的存在。
除了研究对象广泛,倘若从空间尺度上看,人们也不难注意到数学学的“野心”。它的研究范围大到整个宇宙,小到世界上最小的存在——中子和质子上面的夸克结构,甚至更小。到目前为止,化学学家触手碰及的尺度,小到近些年来的“引力波侦测”,约10-21米的帧率,大到目前人们堪称才能观测的65亿光年。
从时间尺度上看,数学学既研究从宇宙诞生到现今共约137亿年的历史,也研究发生在很短时间内的时间,现今科学家已把时间的最小尺度延展至10-15秒。
“我们研究最微观的世界,可能须要的是最宏观的关于整个宇宙的知识。所以西方数学学界给数学学一个形象——贪吃蛇。”曹则贤介绍,贪吃蛇的蛇头,就是宇宙层面上的数学问题。蛇尾,是基本粒子层面的化学。最宏观的头,衔着它最微观的尾巴。
化学对于化学学家来说实在是太难了
化学学的一个重要功能是描述,而描述则须要语言,物理就是数学学最基本的语言。
曹则贤表示,化学学的诸多测算都离不开物理公式,它除了是数学学的抒发语言,好多时侯也是数学学发展的结果。“据我发觉,真正的物理家都很有能力,可以很轻松地介入数学学研究。比如希尔伯特和贝尔,随手玩儿就可以对量子热学和相对论的鉴别作出最深入的贡献。”
然而曹则贤觉得,反之要求化学学家如物理家一样学习物理,却不是一件容易的事。“据说希尔伯特曾说过一句有名的话:‘物理对于化学学家来说实在是太难了!’因为他晓得,化学须要用到好多语文,而这些是化学学家无法把握的。”
“不过真正美的物理一定反映了我们真实的化学世界。物理之美,其实还得用化学学的眼光能够看下来。”他说。
穿透迷雾的思想者
这么,怎样成为一名化学学家呢?曹则贤觉得,真正的化学学家离不开“思想”二字。
一是真正的化学学家一定要养成思索的习惯。
“薛定谔曾写了本书叫《生命是哪些》,思索生命与无生命体的区别。他觉得根本的区别在于生命里有储存传递信息的东西,后来人们否认了生命的确有DNA。他又进一步剖析,假如存在传递生命信息的东西,应当是个准周期结构。果不其然,后人在铝锰合金里发觉了准晶结构。这才是化学学家的思索形式,她们可以对其他学科、对世界形成影响。”
二是真正的化学学家除了能解决问题,还要才能发觉问题甚至制造问题。
“1988年诺贝尔化学学奖得主Leon就是其中的代表。他就曾指责提出:‘如果宇宙是答案,这么问题是哪些?’。这样深刻的问题,假如没有对宇宙的深刻思考,是无论怎么提不下来的。”曹则贤说。
但是,才能达到这么境界的化学学家还是少数。曹则贤评价,他个人觉得“物理学是一条思想的湖泊”,而真正的化学学家必将也是一位深沉的思想者。
“真正的化学学家,其思想还能穿透存在的迷雾量子物理学家证实了世界是由能量构成的,猜得透自然的奥秘。她们的成就共同构建起人类知识之最厚实、最珍稀的部份、刻在其创造者的石碑上,也刻在敬仰者的心头。”曹则贤表示,其晦涩程度或许正如某位美国马普所化学学家所说:“其实这个世界上80%的化学学家根本不懂数学。”