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  • 1 # 鋒言毅語

    數學和物理有什麼聯絡?誰是更基礎的科學?這麼宏大和深刻的問題我一個普通人無法回答,不如來看物理和數學大師怎麼說:

    華人世界兩大物理和數學大師無疑是楊振寧和陳省身,同時他們的工作也對聯絡數學和物理有重大的影響,他們最重要的貢獻——規範場和纖維叢,也在數學和物理上有深刻的聯絡。

    楊振寧喜歡用這個“二葉圖”比喻數學和物理的關係,也就是他認為數學和物理有相同的“根”,在最基礎的地方共用相同的概念,但它們朝著不同的方向發展。比如微分方程、偏微分方程、希爾伯特空間、黎曼幾何和纖維叢等,都是今天數學和物理共用的基本概念。這是一個驚人的事實,因為數學家和物理學家是遵循著完全不同的路徑和完全不同的傳統提出這些概念,但他們卻“殊途同歸”。

    說到陳省身的數學貢獻,是他發展了微分幾何上的“纖維叢”的觀念,後來楊振寧發現,他和米爾斯提出的非阿貝爾規範場論竟然就是“纖維叢”上的聯絡。楊振寧曾經給出一張規範場和纖維叢的對照表:

    楊振寧感到不可思議,他說:

    非阿貝爾規範場在概念上等同於纖維叢,纖維叢這一漂亮的理論是在與物理學界無關的情況下由數學家發展起來的,這對我來說是十分令人驚歎的事。在1975年我與陳省身討論我的感覺時,我說:“這真是令人震驚和迷惑不解,因為不知道你們數學家是從什麼地方憑空想象出這些概念。”他立刻抗議:“不,不,這些概念不是憑空想象出來的,它們是自然而真實的。”

    後來楊振寧在《紀念陳省身先生》一文中不無感慨的說:“……回想起我們的生平,覺得我們二人當初似乎是在爬同一座大山,自不同的山麓開始,沿著不同的途徑,卻沒有認識到我們攀登的竟是同一高峰。”

    自從愛因斯坦提出廣義相對論把引力“幾何化”,他的夢想就是把電磁力也幾何化,進而把整個物理學都統一起來。陳省身也發表過“物理就是幾何”的話。

    不止楊振寧和陳省身等物理和數學大師都表示過,隨著物理和數學的發展,它們的重合會越來越多。也許未來數學和物理可以統一到一起,它們是更高的科學理論的兩個側面,這將會是人類理智的偉大勝利!

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