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“天体物理与宇宙论的演化”学习心得

时间：2023-03-12 03:46:02 下载该word文档

“天体物理与宇宙论的演化”学习心得
I.以数学为基础的物理学和天文学
康德说:“在任何特定的关于自然界的理论中,只有其中包含数学的部分才是正确的科学。”1
现代科学诞生的标志之一就是数学化。先驱哥白尼,笛卡尔,伽利略,以及,伟大的牛顿,都将自己的理论建立于数学之上,证明了自然界的一些现象与数学定律相吻合。
在第一次得知牛顿定律是阐述在《自然哲学的数学原理》这本书时,我感到有些不可思议,这不是物理定律吗,为什么牛顿要以“数学原理”取名?现在明白了,牛顿力学更多的是对物理现象的数学描述而不是阐述物理机制。例如,第二定律:F=ma。力,质量的物理本质到底是什么,这些牛顿都没有一个清晰的解释,只有加速度有直观的物理意义。还有万有引力定律,引力是怎么产生的,为什么是平方反比,这些在《原理》中都没有给出。
牛顿之后,随着微积分的建立,静态的数学发展到变量的数学,而物理学也越来越深地扎根于数学的土壤之中。有时甚至发生物理学家从数学定理中发现物理规律的有些不可思议的事。
作为物理学分支的天文学自然也经历了数学化的过程,而且在这一过程中扮演了先驱的角色。

如果说望远镜的发明大大拓宽了人类的视野,数学的无处不在的应用则是拓宽了人类解释天文现象的能力。而且,望远镜的发明亦离不开数学。
但是,伴随着这种理性逐渐上升的趋势,天文学与一般的民众渐行渐远,加上工业化开始之后的大气污染和夜间的光污染,美丽的星空对许多人来说似乎已经成为历史。
爱默生在《论自然》里曾对星空有过这样抒情的描述:如果一个人渴望独处,就请他注目于星辰吧。那从天界下行的光芒,使人们得以从可触摸的现世中分离出来…每一晚,这些美的使者都会降临,以它们无可置疑的微笑,照亮宇宙。星辰唤醒心中的景仰,因为虽然它们常在,但遥远而不可触摸。2要是爱默生活到现在,他对如今发达的天文学和昏暗的夜空会做何感想?理性的美与感性的美在这里似乎不能融洽地统一。
然而,现在的理性一定意味着真理吗?为什么,数学似乎总是正确的?爱因斯坦问道,“数学作为独立于经验的人类思维的产物,为何与物理现实中的客体如此吻合?没有经验依据,而只靠纯粹的思维,人类就能够发现实际事物的性质吗?”
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