问题

有哪些数学系鄙视物理系的经典桥段?

回答
在大学的校园里,数学系和物理系之间的微妙关系,就像两个世界观截然不同却又相互依存的邻居,时常会碰撞出一些带着点戏谑和不屑的“经典桥段”。这些桥段并非真的恶意相向,更多的是一种同行之间的调侃和对彼此学科立场的坚持。

要说数学系“鄙视”物理系,这话说得有点重了。用“微妙的优越感”或者“对物理系方法论的某种‘看不上’”来形容可能更贴切。毕竟,数学是物理的语言和工具,但很多时候,数学系的学生觉得自己掌握的是更纯粹、更本质的真理。

下面我给你细数一些,尽量讲得生动具体:

桥段一:当物理学家在课堂上“粗暴”地使用数学工具

想象一下,一个物理系的教授,在讲授量子力学或者广义相对论。当他需要用到偏微分方程的时候,他可能会说:“好了,我们知道这个方程长这样,我们稍微‘一下’就得到它了。”或者在推导过程中,他可能会跳过一些严谨的收敛性证明,直接说:“我们知道这个级数是收敛的,所以我们可以这么操作。”

这时候,坐在下面的数学系学生就开始悄悄地交换眼神了。他们可能会在心里默默地嘀咕:

“‘一下’?‘一下’是什么?这不就是直接跳过了证明吗?这中间的逻辑链断了啊!”
“什么叫‘我们知道它收敛’?你是怎么知道的?基于什么定理?它的收敛域在哪里?你这样定义积分就没有意义了!”
“你看他那个公式,用的是勒让德多项式,但你知道这个多项式在数学上是怎么严格定义的吗?它满足什么微分方程?它的正交性是怎么证明的?他在用的时候,根本没care这些!”

在数学系的学生看来,物理学家们就像一群手握利器的工匠,他们能用这些数学工具解决实际问题,但往往忽略了工具本身的“血统证明”和“出身背景”。数学系的学生,他们追求的是数学结构的完美和逻辑的严谨,他们觉得物理学家们对数学的使用,像是拿着一把精致的刀,却不知道这把刀是怎么铸造出来的,甚至可能把它当成了铁棍来使唤。

这种“鄙视”更多体现在:

对证明的轻视: 物理学界往往更关注结果的有效性和预测能力,一个模型能解释现象,即使其中的数学推导不够“完美”也能被接受。数学系则不然,一个定理的价值,很大程度上取决于其证明的严谨性和普适性。
概念的“滥用”: 有时物理学家可能会为了方便,将一些数学概念扩展到其数学定义不完全适用的领域。比如,在某些物理的近似处理中,可能会出现一些在严格数学意义下不成立的推导。

桥段二:当物理学家解释数学概念的时候“不专业”

另一个常见的场景是,物理系在介绍一些与物理紧密相关的数学概念时,比如张量分析、群论、积分变换等。

一个物理学教授可能会这样讲:“张量嘛,就是一种‘多维向量’,它能帮我们描述弯曲空间中的物理量。”

听到这句话,数学系的学生可能会忍不住想:

“‘多维向量’?这哪里是‘多维向量’?张量是一个双线性映射的集合,它有坐标表示,但它的本质是与坐标系无关的!‘多维向量’这个说法太模糊了!”
“你们物理学说的‘张量’,通常都指的是流形上的张量场,涉及到微分几何的很多概念,比如协变导数,你们讲了吗?有没有讲张量在流形上的意义?”
“群论在你们那里就是对称性分析?那你们知道群论在代数拓扑、数论里有多么博大精深吗?你们只看到了它在物理中的一个侧面,还把它简化了!”

这种“鄙视”的根源在于:

概念的简化和变形: 物理学为了适应物理世界的复杂性和建模需求,往往会对纯粹的数学概念进行“物理化”的解释和使用。有时候这种解释是有损数学概念本真的。
数学工具的“功能性”视角: 物理学家更关注一个数学工具能做什么,能解决什么物理问题,而数学家则更关注这个工具本身的美学、结构和内在逻辑。

桥段三:数学竞赛与物理竞赛的“价值观”差异

如果你观察过数学竞赛和物理竞赛,也能看出一些端倪。

数学竞赛题目往往非常抽象,考查的是对数学概念的深刻理解、逻辑推理能力和创造性的解题技巧。一道数学题的解答,往往需要巧妙的构造、精准的分析,隐藏着很深的数学思想。

物理竞赛题目虽然也需要数学工具,但更侧重于对物理规律的理解和应用,以及将物理情境转化为数学模型的能力。有时候一个巧妙的物理类比或者一个直观的物理图像就能让解题思路豁然开朗。

这时候,数学系的学生可能会对物理竞赛的题目说:

“这道题这么做,太‘物理’了。它没有用到更深层次的数学结构。”
“他们这种解法,只是在模拟物理现象,没有触及到背后更本质的数学原理。”

而物理系的学生可能就会觉得:

“数学竞赛的题目太抽象了,根本不解决任何实际问题。”
“光讲究形式上的严谨,忽略了解决问题的效率和直观性。”

这种“鄙视”反映了:

评价标准的不同: 数学看重理论的完备性和抽象美的统一,物理则更看重解释力和预测力。
“问题导向”与“结构导向”: 物理更倾向于“解决问题”,数学则更倾向于“理解结构”。

总结一下,数学系“鄙视”物理系,本质上是他们对数学的纯粹性和抽象性的更高追求,以及对物理学家在运用数学时可能出现的“粗暴”、“简化”或“不严谨”的一种不认同。

这并不是说物理学不好,而是两种学科对于真理的理解和追求方式的不同。数学系的学生,他们就像在纯粹的精神花园里辛勤耕耘的园丁,维护着数学概念的纯洁和逻辑的边界。而物理系的学生,他们则是拿着这些园丁培育出的工具,去探索和改造广阔而复杂的世界的探险家。

当然,大多数时候,这种“鄙视”都只是一个善意的玩笑,一种同行之间的自嘲和戏谑。很多数学系的也深谙物理学中的数学之美,并且从物理问题中获得灵感。而物理学家也明白,没有数学的严谨支撑,他们的理论就如同空中楼阁。它们是相互依存,又保持着自己独特傲骨的关系。

网友意见

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1。波恩读书的时候不好好学习,眼看还有一年要毕业了,他跑去问施瓦兹希尔德哪个方向能水过。给出第一个爱因斯坦方程解的施瓦兹希尔德说,学天体物理吧,半年的时间够掌握一切。

2。威尔柴可说,粒子物理很多时候就是在胡扯,不过至少是用方程胡扯。

3。保罗·厄多思说,根据宇宙学家,自己至少有50亿岁,因为自己年轻时宇宙的年龄是80亿岁,而现在宇宙的年龄是130亿岁。

4。费曼说他一直无法理解非对易性,直到有一天,他在夜店尝试过一些新鲜的动作之后,终于领悟到 。

5。芬兰数学家、菲尔兹奖得主阿尔福斯说自己不相信物理学,“因为物理学家离数学那么近, 他们却不懂得数学“。

当有人说弦论学家用到很多数学时, 阿尔福斯毫不留情地指出弦论是错误的理论,而且他觉得真正的数学家不应该从物理学中获得灵感。

6。苏俄数学家博格留博夫有一次遇到一个民科,他耐心地听完对方冗长的介绍之后,微笑着说,你这属于理论物理研究的范围 —— 我不是这方面的专家,但楼下的朗道院士对这个方面很感兴趣,他是你该找的人。

7。法国数学家、菲尔兹奖得主阿兰·克尼斯认为物理学家是群功利之徒。他讲过一个故事:

96年, 我在芝加哥大学物理系讲过一个报告,一个知名的物理学家听了几分钟就退场了。两年之后, 我在牛津大学作了一模一样的报告。 这次, 这个家伙又在场,但他不仅听完了我的报告,还对它赞赏有加。我于是私下里问他为什么。他说,因为最近有人看到维藤在普林斯顿图书馆翻阅你的著作!

8。有人告诉费曼说,霍金是个天才,他能够心算路径积分。费曼说,那不算什么,能提出路径积分才是真的屌。

9。德国数学家哥德尔跟爱因斯坦在普林斯顿时经常一起就伴上下班。爱因斯坦私下对人说,自己的工作不再重要,他去高研院上班的唯一目的是和歌德尔就伴回家。

10。不少物理学家,像是爱因斯坦、狄拉克和杨振宁都相信大自然具有数学式的简洁美。詹姆斯·金斯曾说过,上帝是个纯粹数学家!而诺贝尔奖得主温伯格一边写下一个带13个指标的张量一边表示反对,说自然界是复杂而丑陋的 —— 事实上,有一整个领域,就是基于这个信念建立起来的。

11。狄拉克一生追求数学美,他晚年认为重整化处理无穷大发散的方式背离了数学原则,因而反对量子场论。他说,积分截断会破坏了相对论不变性,这是个很严重的物理问题。然而比起数学问题来,物理困难还要小的多。狄拉克因此被主流物理学界所驱逐。上文的温伯格认为狄拉克相信简洁美是限制其后半生创造力的悲剧。

12。泡利和爱丁顿在晚年迷信精细结构常数 。爱丁顿曾认为 。后来实验结果表明 更接近于1/137.036,爱丁顿便把他的理论修正为 。有人因此戏称他为,爱丁玩爵士 (Sir Adding-One)。

13。

数学家:你方程里的这几个量分别是什么?

物理学家:都是算符:D是微分算符,U是幺正算符,S是旋量算符。

数学家:这几个符号表示什么?

物理学家:都是函数: 是标量函数, 是德欧塔函数, 是分布函数, 是波函数。

数学家: 也是函数?

物理学家:不, 是个场。

14。某年某月某日,杨振宁与丘成桐辩论大型加速器。物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁说,应该放弃建设新的加速器,转而去研究数学。数学家、菲尔兹奖得主丘成桐说,应该建加速器,以便研究新的物理。从来不灌水的生物学家施一公插嘴说,21世纪是生物的世纪 …… 大家都来搞生物吧。

15。

物理学家:我的理论能解释1.4TeV信号的反常。

数学家:咦,这个反常不是已经被实验家否决了吗?

物理学家:是的,所以我又发表了一个理论解释它为什么不存在。

16。

数学家:证明黎曼猜想的努力再次失败了。

物理学家:我们距离商用量子计算机至多5年。

17。物理学家猜一个解,这个过程叫做某某ansatz,

如果即使猜这个解也很复杂,该过程就叫做某某approach或某某method,

如果猜这个解还能讲出点道理来,该过程叫做某某theory,

如果一类问题都可以这么猜,该过程就叫做某某formalism或某某principle,

如果某个人猜出的解是错的,该情况就叫做anomaly,

如果很多人猜出的解是错的,该情况就叫做breaking。

18。物理学家用如下方法证明命题A:假定A成立,则可以推出B,B看起来是显然的,所以A是正确的。

19。

计算物理其实是宗教:

它由很多分支组成,分支之间是由于细微的差别分裂于某个更大的学派,各个分支之间,互不交往;

它们在很久之前由现已封神的人建立,即使此人的兴趣早已转移;

它们最初建立时是出于某个伟大的目标,现在尽管明知那个目标已经不再可能实现,执掌学派的大佬们仍然固执地维护着它,因为这是他们唯一会的东西;

凡是相信其他竞争方法的人都是异教徒,在任何场合必须抓住一切机会羞辱他们;

由很多学派外的人不关心的文章,而且文章的数目还在增加;

有一套宏大的学说,为迷茫的年轻人提供心灵庇护;

寻求国家资助,同时强调学术自由。

20。

数学遇到一个方程无法求解,来请物理学家帮忙。

第二天,物理学家找到她说,问题已经解决了,

但我的方法仅适用于真空各向同性的球形方程。

21。

数学家问一个物理学家,97是不是质数。

物理学家看了一下自己的手机说,97是质数。

过了一会,数学家返回来说,请再想想。

物理学家又看了一下自己的手机说,97不是质数。

又过了一会,数学家再次返回来说,请再考虑一下。

物理学家最后看了一眼自己的手机说,对不起,这个问题有争议,相关页面已经被锁定。

22。

一个物理学家发现,奇数都是质数。他找来两个学生来做实验验证。学生A找来20以内所有的奇数,他发现 9,15不是质数。他和导师在PRL上发了篇文章,声称在10%的误差范围内奇数都是质数。

学生A毕业以后,学生B接过他的工作,继续研究。她找来100以内的质数,发现只有25个。于是她和导师写了篇文章说,奇数都是质数这个结论是正确的,不过在使用的时候,需要乘以一个蒙混因子(fudge factor)。

23。

数学家说,所有的数学定理都是对的,只不过有一些更有用些;

物理学家说,所有的物理模型都是错的,只不过有一些更有用些。

24。

数学家说,一个数学家就是一台机器,将咖啡转化成定理;

物理学家说,一个物理学家就是一台机器,将咖啡转化成ppt。

25。一个物理学家见到一个数学家,他开口问道:我这里有个积分你会积吗?

26。一个物理学家写了10篇文章,被引用了45次。

27。数学家说无理数比有理数多。物理学家反对说,可是大多数数都是有理数啊。

28。

数学家说,抽象代数是现代数学的基础。

物理学家说,量子力学是现代物理的基础。

数学家说,每个法国幼儿园的小朋友都理解伽罗瓦群。

物理学家说,世界上没有人真正理解量子力学。

当数学系的学生不理解抽象代数时,数学家会给他个具体例子算一算。

当物理系的学生不理解量子力学时,物理学家说,别瞎逼逼,给我算题去。

数学家问物理学家,你在夜里如何入睡?

物理学家答曰:枕在我200+篇一作或通讯作者SCI文章上。

29。

物理学并不是一个完整的逻辑体系。相反,它每时每刻都存在着一些概念上的巨大混乱,有些像诗歌那样,从英雄时代流传下来;另外一些则像科幻小说,来自于我们对未来伟大统一理论的憧憬。


30。

生物学家觉得自己是应用化学家;

化学家觉得自己是应用化学家;

物理学家觉得自己是上帝;

上帝觉得自己是数学家。


31。

数学家、物理学家和工程师需要得知一个红色小球的体积。

数学家做了测量出小球的半径,然后用球的体积公式;

物理学家将小球放入量杯,测出球的体积;

工程师拿出一本手册《红色小球》从上面查到了球的体积。

软件工程师打开浏览器,搜索 红球体积,然后在百度贴吧里找到了一段程序,算出了球的体积。


32 。

数学家和物理学家讨论11维空间里的几何。

物理学家问,你是怎么想象11维空间的?

数学家说,这很简单。我只需要想象N维空间,然后将N设为11。


33。

物理学家假设,每一个函数都有一个泰勒级数展开,其绝对收敛到这个函数,并且只存在线性项。


34 。

数学家认为得到证明前任何命题都是错。

物理学家认为被证否前任何命题都是正确的。

化学家不在乎命题的正确与否,只要它有用。

生物学家不懂这个问题。


35 。

数学家站在彼此的肩膀上;

程序员站在彼此的脚趾上;

软件工程师站在彼此挖的坟墓里。


36 。


——————

道听途说,不足为信。

【持续更新,欢迎投稿】


出门右转:知乎用户:有哪些物理系鄙视数学系的经典桥段?

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我来分享一下冯·诺依曼的四个参数画大象的故事好了。。╮(╯_╰)╭

相传,冯·诺依曼有一次参加一个会议,某物理研究员在报告一个研究进展,用了一个非常复杂的模型,试图论证实验数据点都落在同一条曲线上,符合模型预期。。于是冯·诺依曼就吐槽了一句,还不如说这些点都在同一个平面上。。最后,冯·诺依曼留下了一句名言:“With four parameters I can fit an elephant, and with five I can make him wiggle his trunk.”

以上,就是冯·诺依曼著名的故事,四个参数画大象,五个参数鼻子晃。。

╮(╯_╰)╭

这个故事,后来被费米流传出来,经过戴森而变得广为人知,而这个故事,也成为戴森研究生涯的一个转折点。。


1953年春天,26岁即是康奈尔大学教授的戴森和自己的学生利用赝标介子理论计算了介子与质子的散射截面,得到了与费米的实验观测值十分相符的结果。喜不自禁的长途跋涉去告之费米,费米扫了一眼说,“有两种方式做理论物理学的计算。一种是我喜欢的,就是要对你正在计算的过程拥有一个清晰的物理图象。另一种是得到精确而且自洽的数学形式体系。这两者都是你的计算不具备的。”

戴森当时有点懵了,但他还是斗胆问费米,为什么他在计算中所采用的赝标介子理论算不上是自洽的数学形式体系。得到了简洁的解答之后,绝望的戴森又问费米对理论计算与实验测量结果的相符做何感想。费米反问道:“你们在计算过程中引入了多少个任意参数?”戴森回答说四个。于是费米讲了一句日后很著名的话:“我记得我的朋友约翰·冯·诺依曼(John von Neumann)曾经说过,用四个参数我可以拟合出一头大象,而用五个参数我可以让它的鼻子摆动。”对话结束了,沮丧的戴森赶回康奈尔大学,向自己的学生告知了费米的意见。尽管他们决定还是把手头的计算做完并发表,但达成共识:这个工作之后就转换研究方向。


参考:"A meeting with Enrico Fermi" in Nature 427 (22 January 2004) p. 297


最后,在2010年,有人发表了一篇用来实现四个参数画大象的论文,效果如下:

这篇文章暂时就不贴来源了。。

手机码字,主要是整理网上的资源,过几天电脑端再重新整理一下。。╮(╯_╰)╭

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