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原(Yuan)创(Chuang)2024-07-06 08:21·海(Hai)报(Bao)新(Xin)闻(Wen)

现代理论物理已经发展到多么令人震惊的水平了?2019-03-05 13:30·中科院物理所作者:Max Snow链接:现代理论物理已经发展到多么令人震惊的水平了?来源:知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。纵观整个物理学史,我认为真正令人震惊的不是公式变得有多复杂(地心说搞得也挺复杂的。。。),而是物理学已经越来越脱离直观了,甚至变得有些变态起来?牛顿时期老祖宗牛顿真是开了个好头啊,为了建立物理理论自己先搞出来了微积分,算是数学和物理结合的最初典范,简简单单的三个公式上能预测天体运动下能解释斜坡上的小滑块,真是让人不服不行。牛顿力学的基本物理量是空间坐标x,时间t,质量m,还有能量,这几个量正常人都能很直观地理解是什么意思,在自然语言中也经常使用。而且微积分这个东西直观性也非常好,想想我们解高数题的时候用到了很多形象思维,比如说我们可以把微分理解为小量,把积分理解为求和,仔细想想和初等数学差别不大。后牛顿时期牛顿之后就是统计力学,麦克斯韦电磁学,分析力学这些了。虽然这些理论一定程度上独立于牛顿力学,但是和牛顿力学没有根本世界观上的矛盾。而且这些理论需要的数学也不过就是初等数学+微积分。其中电磁学的基本物理量是电场和磁场,统计力学引入了熵,热这些量,总的来说直观性还是杠杠的。而分析力学比较微妙,虽然理论体系和牛顿力学完全等价,但是却以拉格朗日量和哈密顿量为基本物理量,之所以定义这两个量完全出于数学上的考量,没有直观性。后来证明这兄弟俩在现代物理中发挥了极其重要的作用。爱因斯坦时期自从爱因斯坦降临于世,物理学就开始向变态的方向发展了。。。在牛顿时期,是先有物理学的直观,然后才发展出了所需要的数学。而爱因斯坦时期恰恰相反,有一些之前数学家随便瞎玩的东西,本来没觉得和现实世界有任何关系,在这一时期却被引入了物理学,具体来说指的是微分流形,群论等。狭义相对论告诉我们,时间空间地位相当,都是四维时空矢量的分量,切换惯性系实际上是在对四维时空进行旋转,我们可以类比三维旋转来理解。而动量,波矢,电磁场这些物理量都可以找到相应的四维协变形式。广义相对论告诉我们,时空不是平坦的而是拧在一起的,我们之所以感觉是平坦的完全是因为我们周围没有密度特别大的东西所以时空弯曲效应不明显(当然这是在把地球造成的时空弯曲解释为引力的前提下说的),时间和空间第一次在物理学里发生了如此深刻的关联!真正描述时空的不是欧式几何而是黎曼几何(怒打康德脸)。总的来说,爱因斯坦用微分流形的语言取代了正常人对时空naive的理解,我们发现直观上想当然是对的东西不一定真是对的(如几何学里的平行线公理在现实世界就不对)。不过我们还是可以用可直观的二维三维空间弯曲来理解四维时空的弯曲。除了强调时空几何以外,相对论并没有比牛顿力学多引入任何基本物理量,只是把物理量整理成洛伦兹(Lorentz)协变的形式。然后再说量子力学,尽管这家伙用到的数学没有广义相对论复杂,但真是太反直观了。1. 它沿袭了分析力学里面哈密顿量,广义坐标的概念。2. 牛顿力学里面用坐标和速度来描述一个粒子的状态,而量子力学不认为一个粒子有确定的坐标和速度,因此用波函数来表征粒子的状态,波函数的模方正是粒子的概率密度分布。除了坐标和动量以外,其他物理量也是概率性的。3. 量子力学不认为物理量是个数,而是算符,或者说是线性代数里面的线性变换(Hermite),(所以公式里两个物理量的位置就不能像以前那样按照乘法交换律随意交换),代数第一次在物理学里面被提到这么高的地位!4. 它用的线性代数还不是大多数本科生学的实数域上的线代,而是复数域上的。没错,量子力学基本方程薛定鄂方程里面含有虚数!和电动力学里那种为了计算方便而引入的虚数不同,量子力学理论本身就需要复数结构!看上去不可能有物理意义的虚数居然出现在基本方程里面,这是何等的疯狂!量子场论时期场论是现代物理的基本语言。其中基本物理量叫做场算符,包括标量场,矢量场和旋量场。自由标量场(Free theory)的定义为这样:如果说量子力学里面的波函数还可以通过概率密度来建立直观,那现在这个场算符就真的一点直观都没有了(实际上应该理解为一大堆谐振子的叠加,但是这样想对我来说很难受,谁关心谐振子啊。。orz),这样定义的一个很大的好处是它在洛伦兹变换下的变换性质和普通的标量场一样。学狭义相对论的时候我们一般把洛伦兹变换理解为一些固定的四维矩阵,但是场论里自旋(spin)的概念让我们认识到,真正最重要的不是那个洛伦兹矩阵,而是矩阵背后的Lie代数,或者说是洛伦兹群。那个矩阵只不过是Lorentz群的一个四维表示(representation)而已,而像旋量这种二维的东西是按照二维的表示进行变换的。试问在相对论性量子力学建立之前,无论是数学家还是普通人,谁能想到群论这种高度抽象的东西能和自然界有这么深刻的联系?场论对何谓粒子的理解也是高度抽象的,不是我们平常脑子里想的一个个小球,我引用Schwartz教材里的话: Particles transform under irreducible unitary representations of the Poincare group. This statement can even be interpreted as the definition of what a particle is(粒子的行为由庞加莱群的不可约酉表示描写,这在某种意义上可视为对粒子的定义). 很多人总是好奇反粒子到底是啥东西,其实在场论里,对反粒子的定义也是纯粹抽象的,没人能直观地告诉你为啥存在反粒子。另外,场论把对称性的重要性提到了前所未有的高度,一个拉格朗日量之所以是其所是的样子,通常就是出于对对称性(包括洛伦兹不变性)的考虑。很显然这是一个数学的理由而不是一个直观的理由。再之后就是弦论,我暂时还不懂就不说了。总结可以说整个物理学史是有从直观向抽象发展的趋势的。数学和物理如此深度的统一,在物理学之外的任何自然科学,社会科学,工科,商科都不曾出现过,这就是理论物理对我来说最令人震惊的地方。基于这个原因,数学和物理的统一体在我心中是人类文明最闪耀的两颗巨星中的一颗。来源:知乎编辑:井上菌近期热门文章Top10↓ 点击标题即可查看 ↓1. 大龄单身狗返乡过年期间瞬时压力激增现象及其应对措施研究2. 12个革命性的公式3. 最小有多小?最大有多大?4. 一幅图读懂量子力学(大神的战争)5. WiFi穿墙完全指南6. 为什么你吃的食物跟广告上的永远不一样?7. 你知道爱因斯坦人生中发表的第一篇论文是什么吗?8. 出生在显赫世家是怎样的体验?9. 理论物理学家费纸,实验物理学家费电,理论实验物理学家费?10. 这些东西,看过的人都转疯了!薛慧如进一步分析称,首先,从盈利压力来看,2022年几次LPR下调之后,整个按揭贷款的重定价和存款的竞争,导致银行本身净息差压力就比较大。如果未来提前还贷继续演进,银行就不得不在整个利率中枢比较低的环境下,把信贷资源投向一些收益率更低的资产,对银行的净息差压力可以说是雪上加霜。来自娱乐泥石流_最新来自娱乐泥石流推荐-QQ阅读《阴阳师》手游官网 泉涌财盈

北京终结青岛4连胜:曾凡博17分翟晓川里程碑 杨瀚森6+6创新低原创2024-01-04 21:37·林小湜体育频道北京时间1月4日CBA常规赛北京主场以92-82击败青岛终结对手的4连胜首节吕俊虎的连续3记三分命中帮助青岛建立优势北京在第三节打出一波24-12反超比分末节王睿泽命中关键三分但北京依靠4人得分上双的优势取胜曾凡博此役多次贡献暴扣8中6高效拿下17分帮助北京止住连败杨瀚森此役拿下6分6助攻得分创赛季新低球员数据:北京:曾凡博17分4篮板、方硕12分6篮板8助攻、利夫15分12篮板、翟晓川12分9篮板、范子铭8分10篮板4抢断青岛:王睿泽19分、杨瀚森6分3篮板6助攻、鲍威尔13分10篮板、吕俊虎11分、约翰逊9分13篮板5助攻里程碑:翟晓川此役拿下9个篮板球个人CBA生涯篮板数超越历史篮板榜第16位的查尔斯·甘尼斯本场最佳:曾凡博本场多次贡献暴扣8中6高效拿下17分帮助北京终止连败高光时刻:杨瀚森篮下大帽翟晓川曾凡博快攻劈扣得分杨瀚森妙传王睿泽空接得分翟晓川超远三分命中比赛回顾:首节田宇翔抛投得分开局吕俊虎随后连续命中三记三分王睿泽的连续中投得分帮助青岛领先关键时刻利夫方硕携手得分北京顶住压力杨瀚森暴扣后翟晓川中投命中范子铭篮下得分北京实现反超关键时刻王睿泽命中三分鲍威尔持球单打得分曾凡博命中三分加暴扣约翰逊禁区得分后第一节结束青岛25-22领先次节姜文三分命中开局段昂君携手赵嘉义连砍9分青岛保持领先杨瀚森的中投命中帮助球队扩大优势此时方硕展现超巨本色命中中投朱彦西三分也中杨瀚森篮下杀伤给予回应鲍威尔出手三分命中朱彦西回敬三分后吕俊虎中投得分亚当斯突破2+1连砍5分后北京缩小分差范汇鎏随即命中三分半场打完青岛52-47领先北京下半场田宇翔的中投命中带领北京吹响反击号角随后曾凡博完成2+1北京轰出一波14-2反超比分关键时刻王睿泽命中三分曾凡博下一回合就回敬三分方硕翟晓川先后突破得分段昂君三分也中此时北京保持领先约翰逊中投追分翟晓川空切得分回敬前三节打完北京71-64领先末节王睿泽上来就连续得分基恩命中三分王洪中投鲍威尔命中三分分差剩余3分基恩随后持球突破得分杨瀚森妙传赵嘉义空切得分随后大帽翟晓川鲍威尔造成基恩违体犯规但两罚不中下一回合鲍威尔被利夫肘打到嘴巴出血段昂君随后突破得分范子铭补篮打停青岛段昂君暂停过后命中中投田宇翔抛投得手利夫补篮得分再次打停青岛关键时刻王睿泽命中三分但随后利夫完成2+1比赛失去悬念最终北京击败青岛双方首发:北京:曾凡博、范子铭、方硕、田宇翔、利夫青岛:王睿泽、杨瀚森、鲍威尔、吕俊虎、杨金蒙

发布于:宁南县
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