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数学在自然科学中不可思议的有效性

The Unreasonable Efectiveness of Mathematics in the Natural Sciences 是1959年5月11日尤金·维格纳在纽约大学Courant数学科学讲座上的演讲主题。

该演讲探讨了一个非常引人思考的现象——为何数学能够有效的对自然科学进行指导?

  1. 数学在自然科学中广泛的有用性近乎神秘,现在还没有合理的解释。
  2. 数学概念的这种不可思议的有用性,引出了我们的物理学理论是否具有唯一性的问题。

关于数学有效性的论述#

数学就是精巧地操作概念和规则的科学,概念和规则就是为此目的而创造出来的。重点在于概念的创造;物理学则建立在不变性独立性之上,自然规律都是有条件的陈述,它只涉及我们关于自然界知识的一小部分。

数学在物理学中,不仅仅是量化计算的工具,自然规律必须已经用数学语言表达出来,成为应用数学研究的一个对象

数学概念并非由于其概念的简单性才被物理学所选中——甚至数对的序列也远不是简单的概念——而是它们服从于巧妙的运算操作,服从于惹人注目的、鲜明的论证。

物理理论的有效性与唯一性的探讨#

没有恒定性规律,物理学理论就没有事实基础;如果认识论经验规律不正确,我们将缺乏情感所必须的鼓励和自信,“自然规律”就不可能被成功地探索出来。 物理学正是建立在恒定的自然规律下,基于某种认知论的经验视角下的直觉,所探究出来的。

使用数学工具,能够很好地描述、预测特定条件下的物理规律,因而可以使用数学对物理规律进行建模与表征。

但是,与现实数据的一致性、精确性,并不一定包含着其真理性持续有效性。在物理发展过程中,无数物理规律的数学模型被更大的图景证伪,但不影响其对特定情境下数据的一致性——如牛顿定律对宏观低速下的运动描述是正确的,在高速情境下、微观情境下,却败给相对论与量子力学,而这二者却又互相矛盾。

我们使用理论拟合数据,但却无法知道理论为何有效。只能寄希望于其将继续有效下去。

数学在自然科学中不可思议的有效性
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作者
Logres
发布于
2024-06-01
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