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现有的物理定律,到底是宇宙客观存在的,还是人们为了解释周围的世界而创造出来的?

谢邀。我倾向于认为物理定律是对现实世界物理现象的一种总结和解释。这种总结并不是简单把实验现象复述一遍,而是试图建立一种理论、一种模型,使得根据这套模型进行推演,能够得到与现实世界中的物理现象相符的物理结论。

而且很重要的是,这套理论一直是在不断演变、不断完善自身的。每当出现旧有理论无法解释的新的实验现象(比如 20 世界初物理学界两朵乌云),物理学家们就会尝试提出新的理论来解释这些现象,并且这些新理论往往包含旧理论作为某种条件下的一个近似。从这个意义上来说,物理定律不具有永恒性和不变性,并不是真正意义上宇宙运行的法则。

 

另外,在没有新的实验现象出现的情况下,物理学理论本身也可以发展,也可以用别的方式去更好组织自身的结构。牛顿提出经典力学定律以后,经典力学又发展出分析力学,这里面并没有根本性的物理基本原理的变化,从某种意义上是通过数学上等价的方式重新叙述了原有的力学理论,但是看待问题的观点已经不同了——从受力分析到作用量分析、到变分原理等等。

值得注意的是,在量子力学等基于新的实验观测的新物理理论出现以后,分析力学的框架仍然适用于描述量子力学。从某种意义上来说,最小作用量原理是比牛顿力学三定律等等更为普适、更为本质的物理原理。而物理理论在理论层面本身的发展,很大程度得归功于更高级数学工具的运用

 

至于数学,这个学科有点特殊,现在数学家普遍不认为数学属于自然科学,数学与自然科学的分野大概在 19 世纪就已经出现了,那时候真正出现了所谓的“纯数学”,以前那些数学家很多都是把数学和物理、力学等等混为一谈,甚至有用物理论证代替数学证明的。我无意探讨数学的本质是什么,也的确有很多人(包括很多数学家)认为只有与物理紧密结合的数学才是重要的(Arnold 甚至直接说数学是物理的一部分);但不可否认,现有数学体系的很大一部分,都是与现实世界相独立的(至少表面上看上去像是如此),在这些领域的数学工作者们的工作方法也的确像是“纯数学”的做法。

我们不能简单地说这些纯数学就是“没用的数学”,也许在很久或者不久的将来,人们会发现它们同现实世界的联系——比如纤维丛理论莫名奇妙地就和电磁学理论以及更广义的规范理论产生了联系,产生于纯数学研究的李群理论也莫名其妙地被应用到了物理理论(比如力学、比如规范理论——标准模型等等)。

 

我个人认为,去争论哪些数学有用哪些数学没用是没有意义的事情,因为随着时间的发展,没用的数学自然会消亡,有用的数学自然会顽强地生存下来,我们人类没有这么高的智慧去做判断去做选择,历史的发展会替我们做选择

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