数学在物理学发展中的作用(2)
时间:2018-09-06 20:25 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
数学的发展从另外一方面可以看作是抽象化的不断发展，或者是一种被不断延续的文化。首先被人们抽象的概念，是最基础的数字，这在人们日常生活中就能表现出来，比如我们在小学时就学到的加减法，一加一等于二就是抽象的一种体现；还有我们买水果的时候用代表单价的数字和代表重量的数字相乘就可以得出总价。我们经常用数字来表示物质的多少，这是人类思想的一个重大突破。第二个被抽象化的是用来写作的载体或其他数字记录系统，如竹、纸、芯片或目前通用的高新技术设备。 随着时间的推移，数学经历了较长时间的发展，在这个较长的发展过程中，数学是在不断地进步，研究难度也在不断地增加。比如：南北朝时期的祖冲之，是我国较早的数学家，在数学方面的成就非常巨大，他亲自编写了《缀术》一书，这本书还被收入《十书》里，作为唐代国子监学生学习数学的教科书[3]。他主要研究的是圆周率方面的学问，但研究结果并不是很精确。到了近代，我国最有影响力的数学家之一华罗庚先生，在数学方面的研究已经涉及到解析数论、典型群、矩阵几何学、自守函数以及多元复变函数等。不管从理论层面还是科研难度方面，后者都超越了前人。同样国际上数学的研究也在不断进步，从阿基米德最开始对数学研究与分析，进而确定螺旋形的、圆形的和椭球形、抛物线等较难几何体的表面积和体积的计算办法，从“欧氏几何”到牛顿的《自然哲学的数学原理》再到高斯的“十七边形尺理论与方法”和“高斯定理”，所有这些实例无一不证实了数学随着时间的推移，在不断地进步，不断地发展，不断地向更高的层次迈进。 2.物理学学科简介 物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思文方法的自然科学[4]。它主要是在时间和空间方面研究物质的基本内容，以及所有相关的概念的学科。更普遍地讲，物理学的研究主要是对事物物理性质进行的分析，这门学科会做大量的实验，其目的是为了更清晰地了解宇宙的行为。在过去，哲学和物理学、化学常常交织在一起，直到科学革命完成后，物理学才发展成为一门独立的现代科学[5]。 物理学是研究宇宙构成的基本要素，主要包括：物质、能量、空间、时间和它们之间的相互作用，了解这些需要通过对基本规律的分析来完成。整体而言，物理学研究的是光、声、力、热、电、磁等物质的性质、成分以及它们对于人们生活的作用。因为物理学在它自身的发展过程中，可能会导致新技术的出现，也可能会取得突破性进展，物理学的新思想也容易与其他学术领域产生共鸣，因此物理学的研究领域在这样的发展过程中会不断扩大。依据物理学的发展史，物理学的发展可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段[6]。 3.数学在物理学发展中的作用 在当今学习的各学科中，物理与数学是最紧密相联的，数学对物理学来说是非常重要的，甚至是不可或缺的。华罗庚先生对数学的认识极为深刻，他不止一次地提出数学知识为我们做出了很大的贡献。牛顿发明了微积分，强有力地支持了他的力学三定律和万有引力定律。爱因斯坦也正是有了黎曼几何这一有力的武器后，才建立了广义相对论[7]。 3.1 数学方法在物理学发展中的作用 数学方法的应用范围十分广泛，在物理学中更是如此，比如运用微积分方法解决物理问题。微积分是物理学中非常重要的工具，在微积分发现以前，物理学的发展几乎到了停滞的地步，在微积分被发现以后，物理学立刻有了一段突飞猛进的发展。事实上，在当前的大学乃至高中学校教学，微积分的应用也很广泛。对于微积分的运用，在大学和中学是有一定的联系和衔接的，即使没有读过大学，在中学的学习中也或多或少地牵扯到了微积分的知识。在数学学习中应用微积分是十分正常十分普遍的，现在几乎每一个知识点都会用到微积分。学过的人都知道，微积分的理论基础是极限，极限的运用给很多问题的解决增添了武器，后来又发现了复变函数、积分变换和无穷级数等等，都对研究物理学有很大的帮助。 (责任编辑：qin) |