哪些是數(shù)學(xué)學(xué)？這可能是每一個(gè)學(xué)數(shù)學(xué)的人都思索過(guò)的問(wèn)題，數(shù)學(xué)學(xué)是一門(mén)能將你的境界提升到別人不能理解之層次的科學(xué)?？此聘呱畹谋澈螅涮N(yùn)藏的思想更是博大精深。
“其實(shí)這個(gè)世界上80％的化學(xué)學(xué)家根本不懂?dāng)?shù)學(xué)?！苯?，在上海影片大學(xué)和中國(guó)科大學(xué)學(xué)院共同舉行的以“開(kāi)物與頓悟”為主題的藝術(shù)與科學(xué)峰會(huì)上，中國(guó)科大學(xué)數(shù)學(xué)研究所研究員曹則賢給你們潑了一盆“冷水”。走入數(shù)學(xué)，見(jiàn)識(shí)一些真正的數(shù)學(xué)學(xué)家，似乎能讓我們把求索的眼神略抬初一點(diǎn)、放遠(yuǎn)一點(diǎn)。
探求宇宙的“貪吃蛇”
化學(xué)學(xué)到底是個(gè)哪些樣的事業(yè)？古代作家杜甫早就給出了答案。有詩(shī)曰：“物理固自然”——物理就是關(guān)于大自然的事情。無(wú)獨(dú)有偶，在西方，化學(xué)“”這個(gè)英文詞組始于法國(guó)語(yǔ)φυσικ??，也是“自然”的意思。
“物理學(xué)是一種自然科學(xué)，重視于研究物質(zhì)、能量、空間、時(shí)間，尤其是它們各自的性質(zhì)與彼此之間的互相關(guān)系?；瘜W(xué)學(xué)是關(guān)于大自然規(guī)律的知識(shí)。更廣義地說(shuō)，數(shù)學(xué)學(xué)探求剖析大自然所發(fā)生的現(xiàn)象，以了解其規(guī)則。”曹則賢說(shuō)。
他介紹，作為一門(mén)自然科學(xué)，數(shù)學(xué)學(xué)的學(xué)科性質(zhì)是用思想去理解世界、認(rèn)識(shí)世界、創(chuàng)造生活。而且比起其他學(xué)科量子物理學(xué)家證實(shí)了世界是由能量構(gòu)成的，那位老兄的“胃口”似乎不小，研究對(duì)象包括宇宙里所有的存在。
除了研究對(duì)象廣泛，倘若從空間尺度上看，人們也不難注意到數(shù)學(xué)學(xué)的“野心”。它的研究范圍大到整個(gè)宇宙，小到世界上最小的存在——中子和質(zhì)子上面的夸克結(jié)構(gòu)，甚至更小。到目前為止，化學(xué)學(xué)家觸手碰及的尺度，小到近些年來(lái)的“引力波偵測(cè)”，約10-21米的幀率，大到目前人們堪稱才能觀測(cè)的65億光年。
從時(shí)間尺度上看，數(shù)學(xué)學(xué)既研究從宇宙誕生到現(xiàn)今共約137億年的歷史，也研究發(fā)生在很短時(shí)間內(nèi)的時(shí)間，現(xiàn)今科學(xué)家已把時(shí)間的最小尺度延展至10-15秒。
“我們研究最微觀的世界，可能須要的是最宏觀的關(guān)于整個(gè)宇宙的知識(shí)。所以西方數(shù)學(xué)學(xué)界給數(shù)學(xué)學(xué)一個(gè)形象——貪吃蛇。”曹則賢介紹，貪吃蛇的蛇頭，就是宇宙層面上的數(shù)學(xué)問(wèn)題。蛇尾，是基本粒子層面的化學(xué)。最宏觀的頭，銜著它最微觀的尾巴。
化學(xué)對(duì)于化學(xué)學(xué)家來(lái)說(shuō)實(shí)在是太難了
化學(xué)學(xué)的一個(gè)重要功能是描述，而描述則須要語(yǔ)言，物理就是數(shù)學(xué)學(xué)最基本的語(yǔ)言。
曹則賢表示，化學(xué)學(xué)的諸多測(cè)算都離不開(kāi)物理公式，它除了是數(shù)學(xué)學(xué)的抒發(fā)語(yǔ)言，好多時(shí)侯也是數(shù)學(xué)學(xué)發(fā)展的結(jié)果。“據(jù)我發(fā)覺(jué)，真正的物理家都很有能力，可以很輕松地介入數(shù)學(xué)學(xué)研究。比如希爾伯特和貝爾，隨手玩兒就可以對(duì)量子熱學(xué)和相對(duì)論的鑒別作出最深入的貢獻(xiàn)?！?span style="display:none">e1s物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
然而曹則賢覺(jué)得，反之要求化學(xué)學(xué)家如物理家一樣學(xué)習(xí)物理，卻不是一件容易的事。“據(jù)說(shuō)希爾伯特曾說(shuō)過(guò)一句有名的話：‘物理對(duì)于化學(xué)學(xué)家來(lái)說(shuō)實(shí)在是太難了！’因?yàn)樗麜缘?，化學(xué)須要用到好多語(yǔ)文，而這些是化學(xué)學(xué)家無(wú)法把握的。”
“不過(guò)真正美的物理一定反映了我們真實(shí)的化學(xué)世界。物理之美，其實(shí)還得用化學(xué)學(xué)的眼光能夠看下來(lái)。”他說(shuō)。
穿透迷霧的思想者
這么，怎樣成為一名化學(xué)學(xué)家呢？曹則賢覺(jué)得，真正的化學(xué)學(xué)家離不開(kāi)“思想”二字。
一是真正的化學(xué)學(xué)家一定要養(yǎng)成思索的習(xí)慣。
“薛定諤曾寫(xiě)了本書(shū)叫《生命是哪些》，思索生命與無(wú)生命體的區(qū)別。他覺(jué)得根本的區(qū)別在于生命里有儲(chǔ)存?zhèn)鬟f信息的東西，后來(lái)人們否認(rèn)了生命的確有DNA。他又進(jìn)一步剖析，假如存在傳遞生命信息的東西，應(yīng)當(dāng)是個(gè)準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)。果不其然，后人在鋁錳合金里發(fā)覺(jué)了準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)。這才是化學(xué)學(xué)家的思索形式，她們可以對(duì)其他學(xué)科、對(duì)世界形成影響?！?span style="display:none">e1s物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
二是真正的化學(xué)學(xué)家除了能解決問(wèn)題，還要才能發(fā)覺(jué)問(wèn)題甚至制造問(wèn)題。
“1988年諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)得主Leon就是其中的代表。他就曾指責(zé)提出：‘如果宇宙是答案，這么問(wèn)題是哪些？’。這樣深刻的問(wèn)題，假如沒(méi)有對(duì)宇宙的深刻思考，是無(wú)論怎么提不下來(lái)的。”曹則賢說(shuō)。
但是，才能達(dá)到這么境界的化學(xué)學(xué)家還是少數(shù)。曹則賢評(píng)價(jià)，他個(gè)人覺(jué)得“物理學(xué)是一條思想的湖泊”，而真正的化學(xué)學(xué)家必將也是一位深沉的思想者。
“真正的化學(xué)學(xué)家，其思想還能穿透存在的迷霧量子物理學(xué)家證實(shí)了世界是由能量構(gòu)成的，猜得透自然的奧秘。她們的成就共同構(gòu)建起人類知識(shí)之最厚實(shí)、最珍稀的部份、刻在其創(chuàng)造者的石碑上，也刻在敬仰者的心頭?！辈軇t賢表示，其晦澀程度或許正如某位美國(guó)馬普所化學(xué)學(xué)家所說(shuō)：“其實(shí)這個(gè)世界上80％的化學(xué)學(xué)家根本不懂?dāng)?shù)學(xué)?！?span style="display:none">e1s物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))