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老中退休回国,相当于啥级别?


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《数学学习16/30

相对论得到了难以置信的关注和普及,同时也受到极大的质疑,最大的质疑之一就是在相对论里,距离改变了,时间膨胀了,能量是否守恒呢?能量守恒定律是近几百年来科学发展中的一条基本原则,经受过无穷科学事实的检验,并推动了科技的发展与进步。如果相对论证明能量不守恒,那么爱因斯坦相对论思想的正确性就令人怀疑。
    
      
在对相对论的一片欢呼声中,问题传到了希尔伯特(David Hilbert,1862-1943),这是一位杰出的德国数学家,早年在加里宁格勒(现属于俄罗斯)受过教育,以其在物理学和数学上的成就和洞察力而享誉世界。在1900年代初的一次报告中,他提出数学发展中的23个问题,基本上主导了近百年来数学的发展历史和研究方向。希尔伯特早年对经典的欧几里德几何学,也有卓越的贡献,针对两千多年来人们对几何学公理的质疑和挑剔,他提出了21条公理,为古老的几何学提供了完备的逻辑基础,使之完整完美而无懈可击。不过,很遗憾,希尔伯特对相对论与能量守恒之间的问题,束手无策。他将这一问题转给了诺特(Emmy Noether1882-1935)。
      
        
诺特是一位生活在德国的犹太数学家,小时候专习语言,后来对数学表现出特别的爱好和天份。由于当时德国对女性的歧视,她被拒绝在大学的讲坛之外,只是帮助她从亊数学教育的父亲做一些没有薪酬的辅导性工作。后来,她在数学方面的才华引起希尔伯特的关注。希尔伯特希望帮助诺特在哥根廷大学谋求一份职位,也遭到歧视女性的保守势力的强烈反对。

    
诺特本来的兴趣是代数学,她常被称为20世纪最有创造性的代数学家之一。由于希尔伯特的邀请,诺特才有了研究守恒定律的一小段挿曲。深厚的数学功底,使她对各种守恒定律都有着独特而深刻的数学见解,很快对问题给出了答案。她论证,物理学中的守恒定律和几何学里的对称原理是相通的,每个守恒定律都是关于某类特殊的对称性的论断。能量守恒定律,是一个关于时间对称的论断。也就是说如果我们将时间看作某种直线想象沿着这条直线将我们自已向前或向后移动不管作怎样的时间穿越这一孤立体系中的能量是恒定的。

    
详细地叙述,超越了本系列的范围,但我们可以这样粗略地来理解:虽然相对论的提出,表明物理学定律超越了绝对时间与绝对空间的旧思想与旧框架,但是物理学定律本身,也是一些几何原理的自然表达,几何学的对称性和自然世界的规律性,两者相辅相成相得益张,不能分辨谁轻谁重。更确切地说,物理定律的真实性依赖于几何对称性的正确性,对称性的正确性确保了物理定律的真实性。从某种程度上来说,诺特卓越的成就,在于她解决了关于相对论的质疑,也对几何学作出了杰出的贡献,跨越几千年的时空, 将阿基米德时代对几何学的认识,做了质的升华,从更高的层次上揭示,几何学依然是自然世界的一种不可或缺的重要的组织原理。从而带来了几何学新的春天(下集继续折腾)。


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评论(1)
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  • 体育老师

    我 高 中的物理老师是和杨振林同期的留美物理博士,解放后报国回国,在上海交大当教授。后因政治原因,下放到我校教物理。

    他说解题的密捷就是找平衡关系,列方程。我记牢了这句话,受益匪浅。

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