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为什么最伟大的几位科学家往往是物理学家?

(2020-08-05 17:14:55)

如果要评选有史以来最伟大的科学家,牛顿和爱因斯坦可以坐稳前两位,而且他们二位之后还有麦克斯韦、伽利略等物理学家可以稳居在前十名之内,并且也有能力进入前五名的行列。其他领域中能够和伽利略并列的,化学领域只有门捷列夫,生命科学领域有达尔文,巴斯德也可以算进去。物理学家在这个名单中的确是大出风头。

你或许会想到很多原因,诸如物理学是最庞大的一门学科;物理学为技术的进步注入了最多的理论来源;物理学为推动人类文明的进程发挥了巨大作用……这些并不是关键。最关键的在于,能够排在最前面的几位物理学家可以用科学的语言数学去描述宇宙,他们给出的不是唯象的理论,而是高于唯象的理论构架。这里我以几位科学家为例说明一下。

开普勒从他老师第谷那里接手了行星的观测数据,利用他的数学才能发现了行星运行的三大定律。这是人类认识史上的大事,人类居然能够找出天上物体遵循的规律,开普勒凭此就可以成为伟大的天文学家。在一些科学家排名中,开普勒的名字经常出现在十几位上。但是和牛顿比起来,开普勒就要退回到下一层境界。

牛顿的三大定律及万有引力定律写在了《自然哲学的数学原理》中,他给出了宇宙中万物运动所遵循的规律,这是包罗万象的理论,用数学方程就可以计算出物体的运动情况。万有引力定律不仅可以推导出开普勒定律,也能够预言未知的天体,并且还能够在今天指挥着卫星、飞船的发射。开普勒三定律就属于唯象的理论,只看到是这个样子,不知道为什么是这个样子。牛顿的理论就能够告诉你为什么是这个样子。

法拉第发现了电磁感应现象,给出了用磁生出电的具体方法。法拉第发明了发电机,将人类带进了电气时代,但是他的磁生电也只是唯象的东西,不知道为什么那样做可以生出电。麦克斯韦给出了数学方程,四个简单的方程将宇宙中所有的电磁现象全部包罗进去,不仅知道为什么磁能生成电,也能够推导出欧姆定律、安培环路定律等等,并且还可以用此预言新的东西。这就是麦克斯韦的伟大。在麦克斯韦的功绩面前,法拉第、安培、库伦、奥斯特等人的工作都要排在后面。

门捷列夫发现了元素化学性质周期性的变化规律,并给出了元素周期表,这是非常了不起的功绩,有人说这样的功绩可以和相对论相提并论。这项成就能够算得上是化学领域最重要的科学成就,但和相对论还是不能比的,因为元素周期律还只是唯象的理论。在量子力学逐步发展起来后,电子轨道的概念被抛弃了,用量子力学可以更好地解释原子。用元素周期律不能解释汞在常温下是液态,用相对论和量子力学就可以给出解释。

    物理学可以用数学的语言将规律呈现出来,用数学计算可以知道这个物种为啥长成这个样子吗?生命科学也需要数学的语言,《生命科学的数学原理》尚未有人给出,如果有一天有人完成了这样的巨著,能够用数学工具去计算生物的性状,他就会是能够和牛顿平起平坐的伟大科学家。

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