物理和數學,哪個更重要?

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常言道:“數理不分家“,想學好物理,一定要以數學為基礎,數學是學好物理的重要工具和手段,好多物理規律都是通過數學抽象推導而得出,數學思維對於學習物理起著非常重要的作用;但是物理和數學還是有所區別的,物理有自己獨特的思維。

數學和物理的聯繫與區別,理論物理的「猜」和數學的「證」

數學是一門抽象的學科,研究的對象是數量、結構、變化、空間以及信息等概念,是所有可能自洽結構的集合,擁有很多嚴謹的邏輯結構。

物理學是建立在一些基本物理原理之上的學科,而基本的物理原理通常可以用文字語言來表達,從表面上看,無需引用數學。比如說,牛頓的運動定律和愛因斯坦的相對論,這些基本的物理原理通常可以用幾句話來描述,它們在很大程度上獨立於數學。但事實上真的是這樣嗎?絕不是!

從傳統上講,數學家和物理學家自希臘時代就難以分割開。牛頓和他的同時代的人從不將數學和物理學進行明顯的區分,他們稱自己為自然哲學家,對數學、物理學和哲學世界都充滿了興趣。如下展示:

“阿基米德,職業:科學家、數學家、物理學家”;

“笛卡爾,職業:哲學家、物理學家、數學家”;

“艾薩克·牛頓,職業:物理學家、數學家”;

“斯蒂芬·威廉·霍金,職業:物理學家、宇宙學家、數學家”。

這是百科對幾位偉大科學家的職業描述。從中我們不難發現,物理跟數學總是同時出現,許多物理學家同時也是數學家,而許多數學家也是物理學家。

在18世紀到19世紀,數學和物理學之間有著大量的交流,高斯、黎曼和龐加萊都認為,物理是新數學的重要源泉,而數學則是物理學的語言。

但在龐加萊和愛因斯坦之後,數學和物理學的發展出現了一個“急轉彎”。在過去的七八十年間,數學家和物理學家之間很少出現真正的溝通,即使有也非常非常少見。

數學家忙於研究N維空間的拓撲結構,開發新的學科,如代數拓撲學。他們進一步深化高斯、黎曼和龐加萊的工作,建立了數量驚人的抽象的數學定理和推論,卻從沒有想過這些定理與物理學上的強核力和弱核力有著緊密的聯繫,直到物理學家必須要使用已知的三維數學去探索核力時,現狀才得以改觀。

1912年,當時的愛因斯坦正醞釀著一個顛覆性的理論——廣義相對論,此理論斷言,大質量的物體會扭曲時空。但愛因斯坦在如何表述它上遇到了難題。這時,愛因斯坦發現,由數學家伯恩哈德·黎曼提出的曲率幾何概念正是他需要的。黎曼幾何賦予了愛因斯坦一個強大的數學基礎,使他構建出了廣義相對論的準確等式。

這個故事一定很讓數學家們感到驕傲。在這個故事裡,數學就像是物理的燈塔和引路人,在困難的時候給物理帶去了光明與方向。但從中我們也可以看到,數學更像是解決物理的工具,學習這些工具會讓解決物理問題變得更加容易。Sin30º你知道吧?它其實也是一個數學工具,當你在計算物理問題時,你總得先計算它,才能得到其他相關的具體量。

因此,數學就像釘子、木板、錘子和鋸子,物理就像一棟房子,為了得到這棟房子,除了將所有材料組合在一起之外,還需要釘子、木板、錘子和鋸子等工具來固定它,即數學是物理的工具。維格納曾說過的一句話:“數學語言在表述物理定律時的適當性是一個奇蹟,一個我們既不理解也不應得的奇妙天賜。”

物理學的現狀表明,物理學愈發展就愈數學化,數學成為物理學收斂的中心,物質世界的影子。

數學是萬物之母,研究工具,是現實的根基

物理學理論的應用要藉助數學工具。物理學理論有著非常廣泛的應用,特別是在工程技術中離不開物理理論的指導,從日常的建築到尖端的航天技術無不與物理理論相聯繫,在具體運用物理理論時,也要藉助數學工具。

可以這樣理解,既然物理理論要依賴於數學方法,從現實原型中抽象概括出來,那麼將物理理論應用到現實中去,實際上是一個逆過程,這個過程也需要數學工具。

現在當收聽遠距離無線電臺時,要從嘶嘶聲或背景噪聲中分離出樂音或講話聲。這實質上就是要把一種隨機信號從另一種隨機信號中分離出來。眾所周知的辦法是用濾波器。如果功率譜發生重疊,完全的分離是不可能的。要考慮用一種辦法使兩者兼顧,將藉助於所謂維納-霍甫條件來討論,而討論中則用到傅里葉變化。

火箭導彈技術也是物理學理論的具體應用,它牽扯到很多複雜的因素。例如,燃料的裝重量及消耗率,推力大小的變化,結構重量及載重量,飛行的軌跡,還有外界條件如氣象等因素的影響,要對這些因素加以綜合,運用物理學理論進行處理,這本身就構成非常複雜的,大量的數學問題,不解決這些問題,物理理論的應用就是一句空話,數學實際上是將抽象的物理理論同具體的工程應用聯繫起來的橋樑。

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數學重要性日益突出

2019,為了落實《關於全面加強基礎科學研究的若干意見》要求,切實加強我國數學科學研究,科技部、教育部、中科院、自然科學基金委聯合制定了《關於加強數學科學研究工作方案》。我們一起去了解一下。

《方案》指出,一要持續穩定支持基礎數學科學,穩定支持基礎數學研究,支持高校和科研院所建設基礎數學中心。二要加強應用數學和數學的應用研究,加大支持應用數學研究,支持地方政府依託高校、科研院所和企業建設應用數學中心。三要持續推進和深化高層次的國內外交流與合作,加強交流研討與科學問題凝練。

數學作為自然科學的基礎,同樣也是重大技術創新發展的基礎,數學實力往往影響著國家實力,幾乎所有的重大發現都與數學的發展與進步相關,現如今,數學已成為航空航天、國防安全、生物醫藥、信息、能源、海洋、人工智能、先進製造等領域不可或缺的重要支撐。

總而言之,拋開純數學的研究不說,在物理中實現了的數學才是真正擁有生命力,而有了數學幫助的物理才能真正地站起來,成為一門不完全靠經驗支持而是充滿理性思考與創新思維的學科。一個能夠學好物理的人,也必然具有強大的數學功底和敏銳的物理直覺,能夠有機結合數學的嚴謹和物理的靈活。這樣的人,才能夠和物理學領域的工作者進行日常的交流,從數學推導到物理觀察,打通物理學的任督二脈,也才能夠在這個行業發揮自己的創造力。

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中學數學深度研究


如果非要回答出“更”,我想還是選數學吧。

一、定義

數學是研究現實世界空間形式和數量關係的一門科學。

物理是研究物質、能量、時間和空間的各自的本質與性質,以及它們彼此之間交互作用的自然科學。

根據二者定義,數學研究的是相互關係,邏輯的味道更濃一些。而物理更側重研究世界的本質,對相互作用的研究更多一些。

相互作用分為質的作用和量的作用,因此數學也是物理的重要組成部分。

二、關係

其實,現在所說的數學和物理,都是進行了人為區分的,真正的世界,不會天然的分成數學問題和物理問題。

在很長時間裡,數學和物理同屬於自然哲學,是現代自然科學的鼻祖。

自然哲學主要是思考人與自然界關係,包括人與自然界的關係、人與人關係以及自然界的最基本規律等。這裡面即包括人在適應自然和改造自然中所需要邏輯推理,也包括對自然的觀察。這就是構成了現代科學的兩大支柱,邏輯和觀察。可以說,邏輯發展成為數學,觀察發展成為物理,二者同根同源。因此早期的大科學家們都被後人掛上了數學家和物理學家的雙重抬頭,比如牛頓大師。

三、誰“更”重要?

一個好的物理學家,一定是個好的數學家。而一個好的數學家,不需要是好的物理學家。從這個意義上來說,數學更基礎一些。

在現代科學發展進程中,通過數學分析的方法,以物理的形式,發現並解決了客觀世界的問題,已不是少數。比如,早期的天體運動,後期的量子力學,都是基於數學上取得的成果。

在近代物理中,已經有不少人把物理定義為實驗科學,殊不知,討論物理最基礎最根本問題的,是一群理論物理學者,他們精通數學,精通計算機,研究著一些看似與世界脫節,實則是世界本源的問題。

本人是物理相關,對數學的重要性深有體會,不知道有沒有數學研究人員對物理體會頗深的,歡迎交流討論。


科普新視界


數學是基礎中的基礎(當然掌握母語再掌握英、法、德、俄、意、西班牙語...),華羅庚所言~天才就是勤奮加堅持點點滴滴積累沒有捷徑可言,在辛勤耕耘的同時又要擠出寶貴時間鍛鍊身體為祖國工作五十年...!數學大廈無窮無盡,只有基礎越牢固越可能攀登數學高峰。物理學是實驗理論並重的科學,理論紮實並且親手做實驗(勤奮堅持不懈動手能力越來越強),美國專家學者物理學實驗室眾多,從小做實驗其勢然也!前幾天中科院物理所購置科研設備儀器儀表才四千多萬人民幣實在太少了,無奈設備大多是進口的高價,所以我國當務之急是培養大量研發實驗室設備儀器儀表的工程師、設計師、科學帶頭人、工匠、高級技師焊工、材料研發、治金師、化學工程與工藝、...花錢💰從德國🇩🇪、英國🇬🇧、美國🇺🇸、法國等引入高級工匠工程研發設計師未嘗不可,當然這些都需要國家基礎科技研發基金投入,並且把設備儀器儀表研發做成實體經濟工廠,招聘生產線高素質員工進行生產,滿足國家科學需要...人人愛科學技術,科技改變中國🇨🇳辛勤耕耘吧!


BUGATTIChir231104364


物理學比數學重要嗎?

謝薦。我是,歡迎關注,學習進步,愛得更久。

世界本原,是系統物質和統合反物質,即統合系統。統合反物質是最高級的系統物質。系統物質和統合反物質決定統合意識,它們,同時反作用於系統物質、統合反物質和統合意識。這就是統合系統反作用。這些反作用,或積極進化或消極退化。

積極進化作用能極大地促進人類及生物界,更好地認識和適應大自然。消極退化影響人類及生物界繼續繁衍生息、突變猛進,甚至導致生物鏈斷崖。所以,對系統物質和統合反物質,需要客觀充分地進行統合意識,即突破到主觀最高理性的天外掌握。

♦統合系統論之七寸·物理學

很顯然地,數學是屬於系統物質的,也是屬於統合反物質的,更是屬於統合系統及其統合意識的。它是統合系統的一種符號形式化的原理傳達型嘗試。是一種新興模型化的結繩記事,是基於內容的形式,本質等同於上古文明創始倉頡造字,結繩記事,神鬼夜哭,天降米粟。

所以才有數學的分門別類。今人定義它為:研究現實世界的空間形式和數量關係的科學。初等數學包括算術、初等代數、初等幾何和三角等。高等數學有數理邏輯、數論、代數學、幾何學、拓撲學、函數論、泛函分析、微分方程、概率論、數理統計等分支。數學的理論具有嚴格性、抽象性和應用的廣泛性等特點。

古代數學又指術數之學。宋俞文豹 《吹劍四錄》:“ 康節 諱人言其數學, 溫公 種牡丹,先生曰:某日午時馬踐死。至日,廄馬絶韁奔赴之。此非數學而何?”《宣和遺事》前集:“ 太祖傳位與太宗 , 太宗欲定京都,聞得華山陳希夷先生名摶 ,表德圖南的,精於數學,預知未來之事。”清青城子 《誌異續編·鄧文會》:“潛心數學,佔事多奇驗。”清錢泳 《履園叢話·藝能·數》:“數學通於天文、律歷,雖為六藝之一,其法廣大精微,非淺學所能盡也。”

♦物理學真圍著數學轉嗎

物理學,研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科。作為自然科學帶頭者,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,成為其他各門自然科學的研究基礎。其理論結構充分運用數學作為工作語言,以實驗作檢驗理論正確性的唯一標準,是當今最精密那門自然科學。

追溯到世界本質這個最高層次,物理學和數學,基本同宗同源一家人了,只是各負責的內容不一樣,丟誰都不行。準確說來,數學是自然科學和社會科學之母,物理是自然科學和社會科學之父。這麼說吧,世界上最成功的物理學家,大多都是數學家,數學家卻只是數學家。

數學是常規常新的實用解決工具的形式,物理學是客觀原理和科學方法論的內容。沒有無內容的形式,也沒有無形式的內容。方法通不通透,要工具檢驗,工具好不好用,要看方法工具是否能夠無縫對接。

總之,物理世界客觀理論和科學方法設計,要變成現實產物產品輸出,離不開實驗和數學的驗證結果:證明或證偽。

♦數學是物理的學特殊充分條件,物理學即數學的一般必要條件,物理學包括著數學,數學概括著物理學。即終極科學(統合系統)矛盾論。它具有特殊性和普遍性。一般包括特殊,特殊孕育一般,辨證統一。

末了三個科普弄弄斧,以饗條友。不正經科學定理之:

A.閉域套定理/實數集完備性:區間套定理與單調有界定理、數列的緻密性定理和柯西收斂準則、聚點定理、有限覆蓋定理共同構成實數集完備性的基本定理,並且這六個定理是相互等價的,對於研究實數集完備性具重要意義。

B.夾逼定理:拉格朗日1835年提出。微積分中求極限的著名定理。原名Squeeze Theorem,也稱兩邊夾定理、夾逼準則、夾擠定理、挾擠定理、三明治定理,是判定極限存在的兩個準則之一。設{Xn}、{Zn}為收斂數列,且當n趨於∞時數列{Xn}、{Zn}極限為a,若存在N使得當n>N時,都有Xn≤Yn≤Zn,則數列{Yn}收斂且極限為a,適用於求解無法直接用極限運算法則求極限的函數極限,間接通過求F(x)和G(x)極限確定f(x)極限。

C.高斯絕妙定理:高斯覺得定理太妙,就叫它絕妙定理。該定理是微積分幾何學的一個重要定理。根據高斯絕妙定理Theorema Egregium,曲面高斯曲率K可僅由角度、長度測量來決定。K可用曲面第一類基本量及它們一階、二階偏導數表示,是曲面的內蘊幾何量。高斯絕妙定理,是高斯方程的直接推論。是微分幾何學發展史上的里程碑,由此產生了曲面內蘊幾何。

綜上所述三個定理,是數學的規律符號形式,更是物理學的本質內容。那麼,它們分別講的是哪些物理學本質呢?歡迎評論討論……


永生壽


我只能說物理和數學,兩個都重要!

首先,數學是自然科學、經濟學、金融學、統計學等等很多學科之母。可以說沒有數學,就沒有很多學科的發展。因為這些學科都需要定量化,而數學就是定量化的唯一工具。因此,數學絕對是一個非常重要的學科。我們沒法想象,如果人類失去數學,世界會變成什麼樣?


其次,物理學為其他自然科學提供觀察、實驗和理性思維方法。從歷史上看,就是在物理學大發展以後,人類才開始進入理性的時代。比如生物學,就是在不斷的採用物理學的觀察、實驗和理性思維方法。甚至還發展出了生物物理學。事實也證明,這門學科也成為生物學研究中的尖端學科。可見,如果沒有物理學對其它自然科學學科的滋養,整個科學界的發展就不會這樣欣欣向榮!

可見數學和物理學對人類來說都重要!


地震博士


就人類認識史而言,物理(或數理)先於數學,物理比數學重要。以下給出我的三個理由。

一,人類認知,本身就是物理行為。

感覺器官,諸如眼耳鼻舌身(膚),可以是廣義的物理儀器。視覺的延伸,有光譜儀。聽覺的延伸,有聲納儀。味覺與嗅覺的延伸,有化學分析儀。觸覺的延伸,有傳感器。

感覺是認識物質世界的基礎。有了充分必要的感覺,才可能有較高級的知覺、更高級的直覺或統覺。

琢磨太陽及其光暈,而後有了幾何圓與輻射線。琢磨人類的十指或十趾,而後有了算術十進制。琢磨半導體單向導電性,而後有了代數二進制。琢磨磁場中鐵屑分佈,而後有了幾何磁力線。琢磨各種各樣的漩渦,就有了數學的螺旋線與自然常數。製作物理的單擺,然後有單擺的數學公式。

二,物理動機,可以是認識論的主線。

有必要推敲“物理”所涉及的概念樹與術語鏈。以下是簡要的理證與例證。

①物理,是人類尋求形形色色的物體/物態/物質的物之所以存現的道理/原理/機理的理。只有物理,才是人類認識自然與社會的總訴求,才是人類利用自然規律謀求生存與發展的總智慧,才是哲學或邏輯或思維的核心與主線。

②物體,是具有三維空間特徵的排他性、佔據性、獨立性、緻密性的客觀實在。形形色色的物體,就是物理的研究對象。

③物態,是物體的結構分佈與運動狀態,對感覺器官或測量儀器的物理反映。物態可以包括自然物態、社會形態與意識形態。

④物質,是反映物體或物態的本質特徵,是物理抽象思維的對象。有存在就有質量,有運動就有能量,質量與能量是物質不可分割的兩個基本屬性。

⑤道理,是物質的結構與運動在特定階段的來龍去脈或因果關係。擺事實講道理,就是要首先進行物理測量,提供物理參數樣本數據,而後才談得上數學分析。否則就談不上真正的道理。

⑥原理,是歸根結底的原始道理。人類對原理的追求是不斷髮展的,不可能停留在原有水平上。即便是已被證明是卓有成效或千錘百煉的原理,依然需要不斷進階。有人科普總是神化相對論與量子論,顯然是幼稚可笑的。

⑦機理,是明確運動機制的原理,也叫工作原理。認識的先進性,關鍵在於是否掌握了機制,這是難能可貴的。例如,細胞電池的工作機制,癌細胞的工作機制,電磁波或光傳播的發生機制,卡西米爾效應的機理。

三,邏輯動機,可以視同初始的物理。

有必要推敲邏輯涉及的概念樹與術語鏈。以下是簡要的理證與例證。

①邏輯,是揭示概念的外延與內涵的內在關係或定義。涉及:概念、外延、內涵、定義。

②概念,旨在揭示某種存在形式或客觀物質的本質特徵,是邏輯思維的基本元件。

③外延,用來外界物質的結構與運動,外延的確定性取決於測量與驗證。而測量與驗證,正是物理的本質特徵。

④內涵,是基於外延的抽象屬性,尤其是物理屬性與規律,是對外延研究的思維成果。

⑤定義,是對概念或概念關係的規定。精準定義是一切科學尤其是物理學的靈魂。

⑥分類,是基於精準定義與特定語境的類比。語境,涉及系統誤差、環境因素、適用條件。

⑦類比,是基於參照系的抽象思維,是邏輯思維的核心。抽象涉及:質點與二維化、全同或簡併化、投影或迭代、理想模型化、關係拓撲化等一系列物理方法。

⑧參照系,是對所有物理參數的測量、統計、驗證的基礎。任何計量單位與物理量綱,都必須以特定的參照系為基準。











物理新視野


數學有問題,造成了物理有困難。從這一點上講,還是數學重要。數學的問題在於基礎,由於落基礎太脆弱造成了高等的數學太複雜。物理本身沒那麼複雜,都是數學惹的禍。嚴格講,數學的三次危機都沒有度過,都是糊弄過去的,或者說是騙過去的。數學家連數是什麼都說不清楚,就開始講什麼有理數無理數,無窮大太遠,可以不管,可無窮小就在眼前,生生以極限概念繞開,不管了。1+1等於2,為什麼1²+1²就不能等於√2²,非要讓它去等於√2呢?“1、2、3、……”是數,“1²、2²、3²、……”就不是數了嗎?你隨便畫一條線段就說這是“1”,順著它你再畫一條同樣的線段就說這是“2”了。我隨便畫一條線段說這是“一平方正方形的邊長”,沿著90º直角再畫一條同樣的線段,我說這是“二平方正方形的邊長”,我這樣說不對嗎?畢達哥拉斯說這是對的,我管他的定理叫“1²、2²、3²、……”數的算術規則。這樣的算術裡,沒有無理數,用這樣的算術表達物理理論,用不著微積分。這一點很重要!


老堪69294438688


物理是人類對物質世界認識的總結。數學是人類用來表達物質世界規律的工具。兩者都重要,缺少任何一個人類的科學都不能發展。

人類早期對物質世界認識不成系統,還沒形成物理科學體系,所以,人類只能被頭腦中的幻覺----鬼神、上帝裹挾,產生了早期的思想認識。物理真正成為嚴謹的科學體系是近2百年的事。它正是因為數學的大發展才有了今天的物理。物理完全是建立在數學基礎之上。未來物理的發展依然只能依靠數學的同時發展。

物理與數學是相生、相伴,互相促進,共同發展的,“孿生兄弟”。它們沒法分誰更重要。

實際上,中國對物質世界的認識相當深刻。2500年前的道德經就是樸素而深刻的對物質世界的認識,但中國為什麼誕生不了現代的物理科學理論,就是因為沒有數學的支撐。所以說,沒有數學就沒有物理,有也只能是停留在嘴上的“神神叨叼”而已。相反,沒有物理,數學發展也就停滯了。像複變函數論、矩陣理論、張量、微分幾何等無不是在物理上的強大需求下而促其大發展的。未來大統一理論只能統一在抽象數學理論下,像拓撲學、群論、纖維叢等,目前,迫切需要抽象數學的“可操作性”,像應用數學一樣的“形式的可操作”。


譚宏21


數學是萬物之母

可以沒有其他學科,但是不能沒有數學。宇宙中,即使有其他的文明,但卻有一樣和我們地球文明是一樣的就是數學。

數學是不管你有沒有發現它他一直都在那裡,一直不會改變,等待著讓你發現世間一切的事物都可以用數學解釋也是數學原理。

即使是物理,他也必須是建立在數學之上才能夠解釋宇宙中的現象。

物理中有四大力包括有引力,電磁力,強相互作用力弱,弱相互作用力。

引力和電磁力是屬於宏觀力比如說解釋天體運轉

強弱相互作用力是屬於微觀力聽說可以解釋原子運動。

但是從宏觀利益和微觀力來看,他們兩種只能是解釋各自的現象,而不管是宏觀利還是微觀力,他們都是建立在數學的公式基礎之上,如果沒有這個數學公式和數學計算,同樣就不能計算出物理中的某些現像。比方說物理學阿基米德的浮力和槓桿力,這兩個裡都是需要用公式來進行計算的,所以數學在其中的作用不可小覷的是基礎。即使當時阿基米德沒有發現浮力和槓桿力,但是這兩個公式是依然存在的,這兩種現象也是依然存在的,只需要等待被發現。


積木式撩


當然是數學重要。

這個問題的關鍵,是什麼叫“重要”。絕大多數人還不知道重要的真正含義,包括那些學哲學專業人士。因此,很少有人能答對這個問題。

所謂重要,是位於量變到質變的臨界點的、通過主觀干預能夠改變的影響事物發展的因素。

比如問高考前什麼最重要?有人回答呼吸最重要,很多人卻認為有道理。大學生辯論會中,中國隊和馬來西亞隊辯論“先天重要還是後天重要”,中國隊因不懂什麼叫重要而在優勢情況下惜敗於馬來西亞隊。

應該看到,物理是數學的基礎,物理引領著數學的發展。沒有物理,根本就不會產生數學這個學科。儘管物理有這樣前提性的重要作用,但它並不是最重要的。數學梳理並規範物理,沒有數學,物理必然淪為玄學、神學的工具,無法指導發明創造與生產生活。在這裡,數學才是使我們的思維昇華的工具,是最值得我們花費精力與財力進行投入的。


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