知湖西直溪是谁?
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迄今为止,物理学领域的方法论发展经历了三个主要阶段:向量分析、泛函分析和对称性分析。
牛顿力学建立后,人们首先想到的是我们可以通过矢量分析得到世界的信息。
这是因为牛顿力学构建了一个平坦均匀的三维空间,基于平行四边形原理的矢量在这个空间中有很大的潜力。
所以当时的物理学家,遇到任何新的物理系统,首先想到的就是运动和力的分解。普通的机械力学就不用说了,初始的电,磁,甚至热,都要试着分析内力。
这种分析系统最大的问题是物理视野仅限于自由度很少的直线运动,任何复杂的运动轨迹最终都会被线性分解。
但是,众所周知,世界最终还是会回归混沌(暖气)。
于是我们来到了第二阶段,基于变分原理的泛函分析。
最陡下降线没有太多陈词滥调。众所周知,重点从来都不是轮线,而是新旧的和平交接。
牛顿解法的本质是数值积分的牛顿法和线性分解的传统套路。欧拉站在了更高的视野上,变分法诞生了,然后跑步进入了现代物理学。
函数这个词是莱布尼茨提出来的,所以可能牛顿不喜欢,脑子里还是曲线这个几何概念。
但更重要的是,牛顿为了改变人类千百年来的弊端,在建立自己的理论时,为经验和教条主义预留了大量的空间。比如直空间,忽略大部分内部自由度等等。
就像上一个回答说的,大部分人真的是在纠结抽象的逻辑。牛顿对世界的妥协以欧拉告终。从欧拉开始,物理学家就放弃了带领人类一起奔跑的夙愿。
变分法作为现代物理学的真正框架,不再预设任何空间的形状,忽略任何物质的内部结构,采用简单化的线性近似。变分极值是获得任何轨迹和任何函数形式的唯一途径。变易对象成为整个理论体系唯一的底层概念。
这样做的好处显而易见。只要找到一个底量,就可以通过变异从中建立整个系统;而且可以循环验证和自洽。比如统计学中,可以用最大熵作为变分条件,也可以用最小自由能,最后总是殊途同归。
因为不预设任何关于空间和运动的位置,所以自变量的选择范围更广,函数关系的选择多样化。特别是对于可以用三角函数表示的振动和波动问题,傅立叶变换和谱问题,变分法的优势极其明显。
最大的问题,也是第三次方法论变革的重要契机,在于变异的对象。