Связь математики и физики - Relationship between mathematics and physics

Циклоидный маятник является изохронны, факт обнаружил и доказал Христиана Гюйгенса при определенных математических предположениях.
Математика была разработана древними цивилизациями для интеллектуальных задач и удовольствия. Удивительно, но многие из их открытий позже сыграли важную роль в физических теориях, как, например, в случае конических сечений в небесной механике .

Отношения между математикой и физикой является предметом изучения философов , математиков и физиков , начиная с античности , а в последнее время также историков и педагогов . Обычно считается очень близкими отношениями, математика была описана как «важный инструмент для физики», а физика была описана как «богатый источник вдохновения и понимания в математике».

В своей работе « Физика » Аристотель рассматривал одну из тем, о том, чем исследования, проводимые математиками, отличаются от исследований, проводимых физиками. Соображения о том, что математика является языком природы, можно найти в идеях пифагорейцев : убеждения, что «числа правят миром» и «все есть числа», и два тысячелетия спустя, также были выражены Галилео Галилеем : «Книга природы» написано на языке математики ».

Прежде чем дать математическое доказательство для формулы для объема в виде сферы , Архимед использовал физические рассуждения , чтобы найти решение (воображая балансировку тел по десятибалльной шкале). Начиная с семнадцатого века, многие из наиболее важных достижений в математике, по-видимому, были мотивированы изучением физики, и это продолжалось в последующие века (хотя в девятнадцатом веке математика начала становиться все более независимой от физики). Создание и развитие исчисления было тесно связано с потребностями физики: возникла потребность в новом математическом языке, чтобы иметь дело с новой динамикой, которая возникла в результате работ таких ученых, как Галилео Галилей и Исаак Ньютон . В этот период между физикой и математикой было мало различий; Например, Ньютон рассматривал геометрию как раздел механики . С течением времени математика, используемая в физике, становилась все более сложной, как в случае теории суперструн .

Философские проблемы

Некоторые из проблем, рассматриваемых в философии математики , следующие:

  • Объясните эффективность математики в изучении физического мира: «Здесь возникает загадка, которая во все века волновала пытливые умы. Как может быть, что математика, будучи, в конце концов, продуктом человеческой мысли, независимой от опыта? , так превосходно соответствует объектам реальности? " - Альберт Эйнштейн , Геометрия и опыт (1921).
  • Четко разграничьте математику и физику: для некоторых результатов или открытий трудно сказать, к какой области они принадлежат: к математике или физике.
  • Какая геометрия физического пространства?
  • Каково происхождение аксиом математики?
  • Каким образом уже существующая математика влияет на создание и развитие физических теорий ?
  • Арифметика - аналитическая или синтетическая? (от Канта , см. Аналитическое-синтетическое различие )
  • В чем принципиальная разница между физическим экспериментом, чтобы увидеть результат, и математическим расчетом, чтобы увидеть результат? (от Тьюринга - Витгенштейн дебаты)
  • Означают ли теоремы Гёделя о неполноте , что физические теории всегда будут неполными? (от Стивена Хокинга )
  • Математика изобретена или открыта? (тысячелетний вопрос, поднятый среди прочего Марио Ливио )

Образование

В последнее время эти две дисциплины чаще всего преподаются отдельно, несмотря на все взаимосвязи между физикой и математикой. Это привело к тому, что некоторые профессиональные математики, которые также интересовались математическим образованием , такие как Феликс Клейн , Ричард Курант , Владимир Арнольд и Моррис Клайн , решительно выступили за преподавание математики способом, более тесно связанным с физическими науками.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки