同学,听恶老师一句劝:不要把形式科学和自然科学混为一谈!
花几分钟读完这篇文章,你的疑惑将会烟消云散!
(注:本文谈及的数学指纯粹数学)
首先明确,数学-形式科学和物理-自然科学的根本差别:
1.数学只要保证逻辑自洽,基石是公理;
2.物理学不仅要保证逻辑自洽,还要保证和外界观察结果不冲突,基石是观测。
数学谈论的对象——数、图形、以及它们的关系——都是不存在于自然界的,这些只不过是人的抽象想象。但凡纯数学的研究,从这个结论到那个结论,始终都没有跳出过抽象的圈子。
物理学则不同,研究的起因必然是在自然界观测到的现象——大到宇宙现象,小到粒子现象——都是自然界能实实在在观测到的;为了方便研究,中途会借数学之力,到抽象世界去绕几圈;但研究的结尾,还是要和自然界的观测结果相会和,来验证研究结论的正确性——要么和过去已得到的观测相符,要么能预测未来的观测。
如果说数学和物理学都是带着镣铐跳舞,那物理学有两重镣铐,数学只有一重。
多的这一重镣铐,让物理学具有证伪性,数学则没有——所以严格来说,物理学是科学,数学不是(也可以说,数学是形式科学)。
那数学是脱裤子放屁吗?数学的存在,是为了安抚一帮大脑过于活跃的怪人吗?是也不是。
数学比物理学少一重镣铐,所以数学能放飞自我,以至于变态发育出一个秩序井然的宏伟新世界。
至于在这个新世界,哪条路更有意义,就留给物理学来选择。
纯数研究的东西,往往在当下看起来毫无用处,却照亮了物理学的可能性。
比如虚数的诞生,起初也只不过是数学怪人的思想游戏,对于普通人来说简直就是没事找事,可就是这种没事找事,让物理学家如获至宝。
如今,几乎在物理学的每个领域,都已离不开虚数。没有虚数,物理学的表达将会变得冗长繁琐,甚至无从表达。
(看完再点哈,先别走)
对于题主疑惑的“无穷”,其实也是一样。
如果没有“无穷”的概念,就没有微积分,整个现代物理的大厦也将无从盖起。
这和物质能不能无穷分割又有什么关系呢?
只要数学能为物理借力,这数学就不是无用功。
或许你还会疑惑,在数学,“无穷”作为一个公理性的存在,是否合理?
我想这个答案是显然的,因为在我们的思维游戏中,的确找不到一个最大的数,使用“无穷”这个概念表示“我们可以想到的最大”,是目前最好不过的选择。
并且,数学家也在想办法用“有穷“的方式描述“无穷”,使得神秘莫测的“无穷”也可以用更为明朗的方式表达出来。例如康托尔就是试图捕捉无穷的先行者,他的超穷数理论很有意思,但他的那一套基于连续统假说,至今还悬而未决(评论区提示该词有误,但我一下子也没有一个更合适的词语,我想表达的意思是,康托尔的那一套还是欠缺一点严格性)。另外,我意外发现解析延拓的思想也非常有趣,但我知识储备太少,看不懂,只能说班门弄斧,如果有问题,欢迎指正、补充。
总之,建议题主也像我一样,尽量先学学前人的操作,学有余力,再自己搞小发明,但自己搞小发明吧,难免出现重复造轮子、甚至造出方轮子的闹剧(我自己发现过集合论悖论,但脑力不够没深究,后来知道罗素老人家早就搞过了,而且引发的第三次数学危机也老早散场了)。
至于什么弦理论,这种玄乎的东西,不要胡思乱想,你眼中的弦、和物理学家眼中的弦、根本不在一根弦,没数学底子别搞物理,硬搞就是民科,死路一条。
最后,引用一句逻辑带师 @BadVortex恶漩 曾说过的比喻:
物理是一门语言,数学则是它的语法。
不忘附上肥美的诱捕器:
还有啊,别把数学的课后作业发我好吗,我数学真的很差很差~只不过特别喜欢研究各种定义的来龙去脉——我只是一名乖巧的逻辑学胎教带师啊!
这么看不起我“罗马尼亚”?