物理和数学,哪个更重要?

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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。

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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。

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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。


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数学是基础中的基础(当然掌握母语再掌握英、法、德、俄、意、西班牙语...),华罗庚所言~天才就是勤奋加坚持点点滴滴积累没有捷径可言,在辛勤耕耘的同时又要挤出宝贵时间锻炼身体为祖国工作五十年...!数学大厦无穷无尽,只有基础越牢固越可能攀登数学高峰。物理学是实验理论并重的科学,理论扎实并且亲手做实验(勤奋坚持不懈动手能力越来越强),美国专家学者物理学实验室众多,从小做实验其势然也!前几天中科院物理所购置科研设备仪器仪表才四千多万人民币实在太少了,无奈设备大多是进口的高价,所以我国当务之急是培养大量研发实验室设备仪器仪表的工程师、设计师、科学带头人、工匠、高级技师焊工、材料研发、治金师、化学工程与工艺、...花钱💰从德国🇩🇪、英国🇬🇧、美国🇺🇸、法国等引入高级工匠工程研发设计师未尝不可,当然这些都需要国家基础科技研发基金投入,并且把设备仪器仪表研发做成实体经济工厂,招聘生产线高素质员工进行生产,满足国家科学需要...人人爱科学技术,科技改变中国🇨🇳辛勤耕耘吧!


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物理学比数学重要吗?

谢荐。我是,欢迎关注,学习进步,爱得更久。

世界本原,是系统物质和统合反物质,即统合系统。统合反物质是最高级的系统物质。系统物质和统合反物质决定统合意识,它们,同时反作用于系统物质、统合反物质和统合意识。这就是统合系统反作用。这些反作用,或积极进化或消极退化。

积极进化作用能极大地促进人类及生物界,更好地认识和适应大自然。消极退化影响人类及生物界继续繁衍生息、突变猛进,甚至导致生物链断崖。所以,对系统物质和统合反物质,需要客观充分地进行统合意识,即突破到主观最高理性的天外掌握。

♦统合系统论之七寸·物理学

很显然地,数学是属于系统物质的,也是属于统合反物质的,更是属于统合系统及其统合意识的。它是统合系统的一种符号形式化的原理传达型尝试。是一种新兴模型化的结绳记事,是基于内容的形式,本质等同于上古文明创始仓颉造字,结绳记事,神鬼夜哭,天降米粟。

所以才有数学的分门别类。今人定义它为:研究现实世界的空间形式和数量关系的科学。初等数学包括算术、初等代数、初等几何和三角等。高等数学有数理逻辑、数论、代数学、几何学、拓扑学、函数论、泛函分析、微分方程、概率论、数理统计等分支。数学的理论具有严格性、抽象性和应用的广泛性等特点。

古代数学又指术数之学。宋俞文豹 《吹剑四录》:“ 康节 讳人言其数学, 温公 种牡丹,先生曰:某日午时马践死。至日,厩马絶繮奔赴之。此非数学而何?”《宣和遗事》前集:“ 太祖传位与太宗 , 太宗欲定京都,闻得华山陈希夷先生名摶 ,表德图南的,精於数学,预知未来之事。”清青城子 《志异续编·邓文会》:“潜心数学,占事多奇验。”清钱泳 《履园丛话·艺能·数》:“数学通於天文、律歷,虽为六艺之一,其法广大精微,非浅学所能尽也。”

♦物理学真围着数学转吗

物理学,研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学带头者,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,成为其他各门自然科学的研究基础。其理论结构充分运用数学作为工作语言,以实验作检验理论正确性的唯一标准,是当今最精密那门自然科学。

追溯到世界本质这个最高层次,物理学和数学,基本同宗同源一家人了,只是各负责的内容不一样,丢谁都不行。准确说来,数学是自然科学和社会科学之母,物理是自然科学和社会科学之父。这么说吧,世界上最成功的物理学家,大多都是数学家,数学家却只是数学家。

数学是常规常新的实用解决工具的形式,物理学是客观原理和科学方法论的内容。没有无内容的形式,也没有无形式的内容。方法通不通透,要工具检验,工具好不好用,要看方法工具是否能够无缝对接。

总之,物理世界客观理论和科学方法设计,要变成现实产物产品输出,离不开实验和数学的验证结果:证明或证伪。

♦数学是物理的学特殊充分条件,物理学即数学的一般必要条件,物理学包括着数学,数学概括着物理学。即终极科学(统合系统)矛盾论。它具有特殊性和普遍性。一般包括特殊,特殊孕育一般,辨证统一。

末了三个科普弄弄斧,以飨条友。不正经科学定理之:

A.闭域套定理/实数集完备性:区间套定理与单调有界定理、数列的致密性定理和柯西收敛准则、聚点定理、有限覆盖定理共同构成实数集完备性的基本定理,并且这六个定理是相互等价的,对于研究实数集完备性具重要意义。

B.夹逼定理:拉格朗日1835年提出。微积分中求极限的著名定理。原名Squeeze Theorem,也称两边夹定理、夹逼准则、夹挤定理、挟挤定理、三明治定理,是判定极限存在的两个准则之一。设{Xn}、{Zn}为收敛数列,且当n趋于∞时数列{Xn}、{Zn}极限为a,若存在N使得当n>N时,都有Xn≤Yn≤Zn,则数列{Yn}收敛且极限为a,适用于求解无法直接用极限运算法则求极限的函数极限,间接通过求F(x)和G(x)极限确定f(x)极限。

C.高斯绝妙定理:高斯觉得定理太妙,就叫它绝妙定理。该定理是微积分几何学的一个重要定理。根据高斯绝妙定理Theorema Egregium,曲面高斯曲率K可仅由角度、长度测量来决定。K可用曲面第一类基本量及它们一阶、二阶偏导数表示,是曲面的内蕴几何量。高斯绝妙定理,是高斯方程的直接推论。是微分几何学发展史上的里程碑,由此产生了曲面内蕴几何。

综上所述三个定理,是数学的规律符号形式,更是物理学的本质内容。那么,它们分别讲的是哪些物理学本质呢?欢迎评论讨论……


永生寿


我只能说物理和数学,两个都重要!

首先,数学是自然科学、经济学、金融学、统计学等等很多学科之母。可以说没有数学,就没有很多学科的发展。因为这些学科都需要定量化,而数学就是定量化的唯一工具。因此,数学绝对是一个非常重要的学科。我们没法想象,如果人类失去数学,世界会变成什么样?


其次,物理学为其他自然科学提供观察、实验和理性思维方法。从历史上看,就是在物理学大发展以后,人类才开始进入理性的时代。比如生物学,就是在不断的采用物理学的观察、实验和理性思维方法。甚至还发展出了生物物理学。事实也证明,这门学科也成为生物学研究中的尖端学科。可见,如果没有物理学对其它自然科学学科的滋养,整个科学界的发展就不会这样欣欣向荣!

可见数学和物理学对人类来说都重要!


地震博士


就人类认识史而言,物理(或数理)先于数学,物理比数学重要。以下给出我的三个理由。

一,人类认知,本身就是物理行为。

感觉器官,诸如眼耳鼻舌身(肤),可以是广义的物理仪器。视觉的延伸,有光谱仪。听觉的延伸,有声纳仪。味觉与嗅觉的延伸,有化学分析仪。触觉的延伸,有传感器。

感觉是认识物质世界的基础。有了充分必要的感觉,才可能有较高级的知觉、更高级的直觉或统觉。

琢磨太阳及其光晕,而后有了几何圆与辐射线。琢磨人类的十指或十趾,而后有了算术十进制。琢磨半导体单向导电性,而后有了代数二进制。琢磨磁场中铁屑分布,而后有了几何磁力线。琢磨各种各样的漩涡,就有了数学的螺旋线与自然常数。制作物理的单摆,然后有单摆的数学公式。

二,物理动机,可以是认识论的主线。

有必要推敲“物理”所涉及的概念树与术语链。以下是简要的理证与例证。

①物理,是人类寻求形形色色的物体/物态/物质的物之所以存现的道理/原理/机理的理。只有物理,才是人类认识自然与社会的总诉求,才是人类利用自然规律谋求生存与发展的总智慧,才是哲学或逻辑或思维的核心与主线。

②物体,是具有三维空间特征的排他性、占据性、独立性、致密性的客观实在。形形色色的物体,就是物理的研究对象。

③物态,是物体的结构分布与运动状态,对感觉器官或测量仪器的物理反映。物态可以包括自然物态、社会形态与意识形态。

④物质,是反映物体或物态的本质特征,是物理抽象思维的对象。有存在就有质量,有运动就有能量,质量与能量是物质不可分割的两个基本属性。

⑤道理,是物质的结构与运动在特定阶段的来龙去脉或因果关系。摆事实讲道理,就是要首先进行物理测量,提供物理参数样本数据,而后才谈得上数学分析。否则就谈不上真正的道理。

⑥原理,是归根结底的原始道理。人类对原理的追求是不断发展的,不可能停留在原有水平上。即便是已被证明是卓有成效或千锤百炼的原理,依然需要不断进阶。有人科普总是神化相对论与量子论,显然是幼稚可笑的。

⑦机理,是明确运动机制的原理,也叫工作原理。认识的先进性,关键在于是否掌握了机制,这是难能可贵的。例如,细胞电池的工作机制,癌细胞的工作机制,电磁波或光传播的发生机制,卡西米尔效应的机理。

三,逻辑动机,可以视同初始的物理。

有必要推敲逻辑涉及的概念树与术语链。以下是简要的理证与例证。

①逻辑,是揭示概念的外延与内涵的内在关系或定义。涉及:概念、外延、内涵、定义。

②概念,旨在揭示某种存在形式或客观物质的本质特征,是逻辑思维的基本元件。

③外延,用来外界物质的结构与运动,外延的确定性取决于测量与验证。而测量与验证,正是物理的本质特征。

④内涵,是基于外延的抽象属性,尤其是物理属性与规律,是对外延研究的思维成果。

⑤定义,是对概念或概念关系的规定。精准定义是一切科学尤其是物理学的灵魂。

⑥分类,是基于精准定义与特定语境的类比。语境,涉及系统误差、环境因素、适用条件。

⑦类比,是基于参照系的抽象思维,是逻辑思维的核心。抽象涉及:质点与二维化、全同或简并化、投影或迭代、理想模型化、关系拓扑化等一系列物理方法。

⑧参照系,是对所有物理参数的测量、统计、验证的基础。任何计量单位与物理量纲,都必须以特定的参照系为基准。











物理新视野


数学有问题,造成了物理有困难。从这一点上讲,还是数学重要。数学的问题在于基础,由于落基础太脆弱造成了高等的数学太复杂。物理本身没那么复杂,都是数学惹的祸。严格讲,数学的三次危机都没有度过,都是糊弄过去的,或者说是骗过去的。数学家连数是什么都说不清楚,就开始讲什么有理数无理数,无穷大太远,可以不管,可无穷小就在眼前,生生以极限概念绕开,不管了。1+1等于2,为什么1²+1²就不能等于√2²,非要让它去等于√2呢?“1、2、3、……”是数,“1²、2²、3²、……”就不是数了吗?你随便画一条线段就说这是“1”,顺着它你再画一条同样的线段就说这是“2”了。我随便画一条线段说这是“一平方正方形的边长”,沿着90º直角再画一条同样的线段,我说这是“二平方正方形的边长”,我这样说不对吗?毕达哥拉斯说这是对的,我管他的定理叫“1²、2²、3²、……”数的算术规则。这样的算术里,没有无理数,用这样的算术表达物理理论,用不着微积分。这一点很重要!


老堪69294438688


物理是人类对物质世界认识的总结。数学是人类用来表达物质世界规律的工具。两者都重要,缺少任何一个人类的科学都不能发展。

人类早期对物质世界认识不成系统,还没形成物理科学体系,所以,人类只能被头脑中的幻觉----鬼神、上帝裹挟,产生了早期的思想认识。物理真正成为严谨的科学体系是近2百年的事。它正是因为数学的大发展才有了今天的物理。物理完全是建立在数学基础之上。未来物理的发展依然只能依靠数学的同时发展。

物理与数学是相生、相伴,互相促进,共同发展的,“孪生兄弟”。它们没法分谁更重要。

实际上,中国对物质世界的认识相当深刻。2500年前的道德经就是朴素而深刻的对物质世界的认识,但中国为什么诞生不了现代的物理科学理论,就是因为没有数学的支撑。所以说,没有数学就没有物理,有也只能是停留在嘴上的“神神叨叼”而已。相反,没有物理,数学发展也就停滞了。像复变函数论、矩阵理论、张量、微分几何等无不是在物理上的强大需求下而促其大发展的。未来大统一理论只能统一在抽象数学理论下,像拓扑学、群论、纤维丛等,目前,迫切需要抽象数学的“可操作性”,像应用数学一样的“形式的可操作”。


谭宏21


数学是万物之母

可以没有其他学科,但是不能没有数学。宇宙中,即使有其他的文明,但却有一样和我们地球文明是一样的就是数学。

数学是不管你有没有发现它他一直都在那里,一直不会改变,等待着让你发现世间一切的事物都可以用数学解释也是数学原理。

即使是物理,他也必须是建立在数学之上才能够解释宇宙中的现象。

物理中有四大力包括有引力,电磁力,强相互作用力弱,弱相互作用力。

引力和电磁力是属于宏观力比如说解释天体运转

强弱相互作用力是属于微观力听说可以解释原子运动。

但是从宏观利益和微观力来看,他们两种只能是解释各自的现象,而不管是宏观利还是微观力,他们都是建立在数学的公式基础之上,如果没有这个数学公式和数学计算,同样就不能计算出物理中的某些现像。比方说物理学阿基米德的浮力和杠杆力,这两个里都是需要用公式来进行计算的,所以数学在其中的作用不可小觑的是基础。即使当时阿基米德没有发现浮力和杠杆力,但是这两个公式是依然存在的,这两种现象也是依然存在的,只需要等待被发现。


积木式撩


当然是数学重要。

这个问题的关键,是什么叫“重要”。绝大多数人还不知道重要的真正含义,包括那些学哲学专业人士。因此,很少有人能答对这个问题。

所谓重要,是位于量变到质变的临界点的、通过主观干预能够改变的影响事物发展的因素。

比如问高考前什么最重要?有人回答呼吸最重要,很多人却认为有道理。大学生辩论会中,中国队和马来西亚队辩论“先天重要还是后天重要”,中国队因不懂什么叫重要而在优势情况下惜败于马来西亚队。

应该看到,物理是数学的基础,物理引领着数学的发展。没有物理,根本就不会产生数学这个学科。尽管物理有这样前提性的重要作用,但它并不是最重要的。数学梳理并规范物理,没有数学,物理必然沦为玄学、神学的工具,无法指导发明创造与生产生活。在这里,数学才是使我们的思维升华的工具,是最值得我们花费精力与财力进行投入的。


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