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如何理解“一牛二爱三麦”?物理学界这三大巨人之间的差距在哪

发布者:4647.com  来源:js98886金沙网址 发布时间:2019-12-26 10:08:02 点击数:
 “一牛二爱三麦”这句话,了解物理学的人都知道。不可否认,这三人是物理学界至今为止都还无人跨越的高峰。他们都提出了划时代的重大理论,但如果非要分个先后,这个排名我觉得合情合理。
一个理论价值应该分两方面来看,一是实际产生的社会效应,二是其独立创新占比。为什么要这么分?因为科学的发展很大程度上是一种继承关系。很多新理论的出现,都不是一个人的功劳,离不开前人的积淀。
由于各种情感的原因,很多人都认为爱因斯坦超越了牛顿。虽然我也是爱因斯坦的粉丝,但以科学的角度来解析,爱因斯坦还是比牛顿差一点,而麦克斯韦比他两人都还是要弱一点。为什么我这么说?因给一个理论的正式成型,实验验证是前提,然而是否有清晰的“物理图景”和“数学总结”是关键。同样都是划时代的重大理论,在这两部分上的独创性占比决定了他们的细微差别。
牛顿的成就。
由一个苹果落地,联想到月球的轨道运行,从而洞察到月亮一直在坠向地球。牛顿成为了第一个指出苹果落地与月球围绕地球运动两个现象遵循同样一个原理的人,而且宇宙万物都遵循同一个引力理论。这就“万有引力”名字的由来,也是牛顿描绘引力的物理图景。
 而图景只是一个定性描述,而要对引力进行定量分析就必须要有数学支撑。于是,1666年牛顿独自开发了描述引力的数学公式,为万有引力奠定了基础。同时这一年牛顿还全身心投入到了微积分的研究工作中,并且发现了光的基本性质。而物理学史上唯一堪比此年的就是1905年的爱因斯坦奇迹年。
总之,牛顿独自一人完善了万有引力的物理图景和数学公式。
麦克斯韦的成就。
麦克斯韦最大的成就是统一了电磁现象,发表了电磁理论,并揭示了光就是一种电磁波,并打开了理论物理学的大门。之前的物理学都是根据经验或实验再数学总结,而理论物理学是先提出预言,再实验验证(光速不变就是电磁理论的预言)。
大家知道,电磁波理论是建立在电磁场概念上的,而电磁场的概念并非源于麦克斯韦,而是从法拉第那继承的。
1851年,法拉利写了一篇文章《关于磁力的物理线》。最开始法拉利只是认为磁铁周围会形成磁力线,而后来他逐渐意识到这是空间的一种固有的特性,而提出了“场”的概念。这是他与电磁打交道几十年总结出来的思想。

只可惜法拉第数学水平太低,虽然能洞察到电磁场的物理图景,但却无法建立它的数学表达,而麦克斯韦继承了法拉第的财富,并建立了描述电磁现象的方程组。
所以麦克斯韦是在法拉第开辟的道路上,独立完成了电磁理论的数学表达。
爱因斯坦的成就。
爱因斯坦的相对论至今还是物理学界的基石。它将牛顿的引力理论进一步具像,时空弯曲的物理图景,打破了绝对时空的世界认知。时间与空间的统一,质量与能量的统一,这些概念到现在都还让人觉得反直觉,因为它描述了一种大家无法经历的高速世界。
这种对源于经验之外的深刻洞察,是爱因斯坦最大的成就。爱因斯坦描述的物理图景至今还是物理学领域的一大瑰宝。钟慢尺缩,相对性原理,这些思想至今还影响着理论物理学,尤其是对宇宙学。
相对论场方程也变誉为“最美的物理学方程”。时间、空间、质量、能量这些原本不相关的物理量被爱因斯坦建立了深刻的联系。但场方程的核心是黎曼几何的张量度规,没有黎曼60年前埋下的这个数学宝藏,可能爱因斯坦一辈子也无法完成广义相对论。
所以,爱因斯坦的独立思考能力是最牛逼的,能把思想实验玩得炉火纯青的也就只有他了,但由于早年的逃课,让他的数学能力还是稍显不足。
总结
如果把他们三人放在同一时代,在同样的常识背景下,不难得出这样的结论:牛顿不仅超能联想,还能自己总结出数学公式,自给自足毫无短板;爱因斯坦想象力牛到没边,但数学能力稍显不足,有时想到了写不出来了,是很痛苦的;麦克斯韦数学能力出众,但想象力就差多了,即便自己的理论已经否定了以太的存在,他却还是不愿意相信。
总之,牛顿更全面,是物理学领域和数学领域都公认的元老;爱因斯坦是百年难得一遇的天才, 是剑走偏锋、思想严密的追光少年;麦克斯韦则是老实巴交的实干派,少了点灵气。

  

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