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1 # 奔馬37849261
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2 # 傅渥成
首先需要強調的是,物理學最終永遠依賴於實驗測量,「實踐是檢驗真理的唯一標準」。儘管如此,物理學體系的公理化的確一直有人在嘗試。一方面,從牛頓以來的物理學家都深受歐幾里得幾何原本的影響;而在二十世紀,由於希爾伯特的影響,「公理化」在許多學科中都成為一種風氣。
在希爾伯特看來,每一種數學理論(甚至包括所有的科學理論)都應以「概念——公理——定理」的模式來建立,而其中的「公理」,還要求其具有完備性、獨立性和相容性(這受到了後來哥德爾定理的挑戰)。希爾伯特本人對物理學的公理化有過這樣的評價:
物理學家,當理論取得進展時,經常發現自己為實驗結果所迫而去構造新的假設,為了使這些新假設與舊的公理相容,他不得不依賴這些實驗或某些物理直覺,而這種經驗在理論的嚴格邏輯構建中是不被允許的。可見數學家眼中的「公理」要比物理學家嚴格很多。從物理學家的眼光來看,麥克斯韋方程大致可以視為電動力學領域的「公理」,但這樣的說法並不嚴格。相對更嚴格的公理體系包括力學體系、熱力學體系和量子力學體系(參見《邏輯原子論與物理學公理化運動》http://blog.sciencenet.cn/blog-217073-829969.html)。
而隨著量子電動力學的建立,麥克斯韋方程本身作為公理就顯得有點不夠基礎了,因為有了更為基礎性的量子電動力學理論,於是科學家們開始尋求量子電動力學的公理體系,相關的文獻也有很多,例如:
Bongaarts, P. J. M. "Maxwell’s equations in axiomatic quantum field theory. I. Field tensor and potentials." Journal of Mathematical Physics 18.7 (1977): 1510-1516.
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3 # 中華保護全球
麥克斯韋方程不能算物理學的一大公理。
如果能建立物理學的公理體系,就應能由此解釋所有的物理現象。迄今為止,人類所知的各種物理現象所表現的相互作用都可歸結為四種基本相互作用,即強相互作用、弱相互作用、電磁相互作用和引力相互作用。可以設想(其實早由愛因斯坦嘗試過),若能建立統一場論,即從相互作用是由場來傳遞的觀念出發,統一地描述和揭示四種基本相互作用的共同本質和內在聯絡的大統一物理理論,才能算是物理學的公理。這談何容易!由數學知道,因哥德爾不完備性定理,總存在不能公理化的例子。那麼,物理學的統一場論能否建成也就有很大的風險。
如果統一場論能建成,當然可作為物理學的公理,量子電動力學可作為統一場論公理的一個直接推論,稱為一級推論,那麼麥克斯韋方程對應的經典電動力學又是量子電動力學下的一個推論,因此只能算二級推論。
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所謂公理就是指人們認同的不需要證明的幾條基本假設,所有的定理公式都是由公理推導得出,因此只有用公理去證明定理,沒有用定理去推導公理的,公理是定理所以存在的基礎,你的基本概念都沒有搞清楚呀