杨英锐教授抖音导读数学家外尔名著《数学与自然科学之哲学》
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。
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