Vztah mezi matematikou a fyzikou - Relationship between mathematics and physics

Cykloidní kyvadlo je isochronous, fakt objeven a dokazuje Christiaan Huygens za určitých matematických předpokladů.
Matematika byla vyvinuta starověkými civilizacemi pro intelektuální výzvy a potěšení. Překvapivě mnoho z jejich objevů později hrálo významnou roli ve fyzikálních teoriích, jako v případě kuželoseček v nebeské mechanice .

Vztah mezi matematikou a fyzikou byla předmětem zkoumání filozofů , matematiků a fyziků již od starověku , a v poslední době i historiky a pedagogů . Matematika byla obecně považována za vztah velké intimity a byla popsána jako „základní nástroj fyziky“ a fyzika jako „bohatý zdroj inspirace a vhledu do matematiky“.

Ve své práci Fyzika je jedním z témat zpracovaných Aristotelem o tom, jak se studie prováděná matematiky liší od studie prováděné fyziky. Úvahy o tom, že matematika je jazykem přírody, lze nalézt v myšlenkách Pythagorejců : přesvědčení, že „čísla vládnou světu“ a „Vše je číslo“, a o dvě tisíciletí později také vyjádřil Galileo Galilei : „Kniha přírody je psán jazykem matematiky “.

Před vydáním matematický důkaz pro vzorce pro objem části koule , Archimedes používají fyzické odůvodnění objevit řešení (představit vyvážení subjektů na stupnici). Od sedmnáctého století se zdálo, že mnoho z nejdůležitějších pokroků v matematice je motivováno studiem fyziky, a to pokračovalo i v následujících stoletích (ačkoli v devatenáctém století se matematika začala na fyzice čím dál více osamostatňovat). Vytváření a vývoj počtu byly silně spojeny s potřebami fyziky: Byla potřeba nový matematický jazyk, který by se zabýval novou dynamikou , která vzešla z práce učenců, jako byli Galileo Galilei a Isaac Newton . Během tohoto období byl malý rozdíl mezi fyzikou a matematikou; jako příklad Newton považoval geometrii za odvětví mechaniky . Jak postupoval čas, matematika používaná ve fyzice je stále sofistikovanější, jako v případě teorie superstrun .

Filozofické problémy

Některé z problémů uvažovaných ve filozofii matematiky jsou následující:

  • Vysvětlete účinnost matematiky při studiu fyzického světa: „V tomto bodě se objevuje záhada, která ve všech věkových kategoriích vzrušuje zkoumající mysli. Jak je možné, že matematika je koneckonců produktem lidského myšlení, které je nezávislé na zkušenosti "Je to tak obdivuhodně vhodné pro objekty reality?" - Albert Einstein , v geometrii a zkušenosti (1921).
  • Jasně vymezit matematiku a fyziku: U některých výsledků nebo objevů je těžké říci, do jaké oblasti patří: do matematiky nebo fyziky.
  • Jaká je geometrie fyzického prostoru?
  • Jaký je původ axiomů matematiky?
  • Jak ovlivňuje již existující matematika tvorbu a rozvoj fyzikálních teorií ?
  • Je aritmetický analytický nebo syntetický? (od Kanta , viz analyticko -syntetické rozlišení )
  • Co je v zásadě odlišné mezi provedením fyzického experimentu, abyste viděli výsledek, a provedením matematického výpočtu, abyste viděli výsledek? (z debaty Turing - Wittgenstein )
  • Ještě Gödelovy věty o neúplnosti naznačují, že fyzikální teorie bude vždy neúplný? (od Stephena Hawkinga )
  • Je matematika vynalezena nebo objevena? (tisíciletá otázka, kterou mimo jiné vznesl Mario Livio )

Vzdělávání

V poslední době se tyto dva obory nejčastěji vyučují odděleně, a to navzdory všem vzájemným vztahům mezi fyzikou a matematikou. To vedlo některé profesionální matematiky, kteří se také zajímali o matematické vzdělávání , jako Felix Klein , Richard Courant , Vladimir Arnold a Morris Kline , k silnému prosazování výuky matematiky způsobem, který je více blízký fyzickým vědám.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy