数学和物理有何联系？伦斯勒理工学院杨英锐教授抖音导读外尔名著

2023-05-17 11:57:11

　　相对论和量子力学被认为是二十世纪最伟大的两项科学成就，而取得这样的成就与同时期数学的发展密不可分。5月13日晚20：00，美国伦斯勒理工学院杨英锐教授做客《高科学科经典》抖音直播间，为网友导读了二十世纪著名数学家赫尔曼·外尔的科普名著《数学与自然科学之哲学》，介绍了其科学成就，并探讨了数学与物理学之间的联系。

　　杨英锐是美国伦斯勒理工学院认知科学系终身教授，纽约大学(NYU)心理学博士，普林斯顿大学和美国教育考试服务中心(ETS)博士后，清华大学韦伦特聘讲席教授，北京大学和中山大学兼职教授。研究领域包括心理学、认知科学、经济学、以及理论物理在社会科学中的应用。近20年来，他从事跨学科研究，创立了经济动力学和认知动力学理论。

　　导读中，杨英锐介绍，《数学与自然科学之哲学》最初出版于1926年。那是一个群星闪耀的科学时代，有着爱因斯坦、罗素、海森堡、狄拉克、哥德尔、冯诺依曼等诸多优秀的物理学家和数学家。该书出版之时，正是相对论已经完成，而量子力学即将兴起之际。

　　赫尔曼·外尔师承大数学家希尔伯特，后继承了老师在哥廷根大学的职位。希尔伯特1900年提出的数学23问，被认为是指引20世纪数学发展的最高纲领，而外尔的研究工作直接涉及这23个问题。杨英锐围绕其中的三个问题“连续统假设”“算数公理的相容性”“公理化物理学”，介绍了外尔的数学成就。这些内容均在书中有所体现。

　　正是基于外尔等数学家带来的先进的数学工具，20世纪上半叶相对论及量子力学取得了突飞猛进的科研成果。杨英锐特别介绍了外尔在物理领域的一项突出成就：提出规范场的思想。规范场论是当代粒子物理标准模型的通行语言。杨英锐表示，当时爱因斯坦已经提出相对论。外尔十分敬佩爱因斯坦，可他的规范场论观点与爱因斯坦并不一致，为此他经历了艰难的心理斗争。

　　外尔是统一场论的最早倡导者，企图用时空的几何性质来统一描述电磁场和引力场。这虽然是一个错误的模型，但却开启了规范场理论进入物理学的大门。杨英锐将其形容为“一个科学英雄的伟大失误”。

　　节目还设有讨论环节，由华南理工大学物理与光电学院副教授、科学网资深博主徐晓担任嘉宾主持。美国犹他大学物理天文系荣休杰出教授，美国物理学会Fellow吴咏时共同参与了讨论。在谈到数学和物理的关系时，吴咏时表示，做科学的目的就是要了解周围的自然界。自然界客观存在，数学和物理对于自然现象本身的存在来讲是相辅相成的。

　　据了解，高山科学经典致力于邀请100位知名学者来做导读者、200位知名人士做嘉宾，共同解析科学名著，引领大众科学地阅读，增长对科学的兴趣，提升科学文化素养，让科学融入现代人的生活方式。节目于每周六晚20：00播出，网友可关注抖音账号@高山科学经典观看回放及预约。

　　近年来，越来越多高校教授、学者、院士走进抖音，向公众传播科学知识。《2022抖音知识数据报告》显示，2022年1月到11月，抖音高校直播共21103场，较2021年全年增长46%，观看高校直播的抖音用户达9500万，抖音认证教授已接近400位。