丘成桐:我并不是空口吹嘘丘成桐
我们知道,物理学家对数学的作用,很多人都深有体会。
杨振宁对纤维丛理论之于规范场,曾惊讶不已;狄拉克从摆弄数学中得到了以他的名字命名的相对论量子力学方程;薛定谔也与狄拉克类似,从几何光学与波动光学类比中由数学入手得到了量子力学波动方程;海森伯认为基本粒子是数学实体……以致于维格纳说出了“数学在物理学中莫名其妙的效用。”
那么,相对物理学的另一侧,数学家们又如何看数学呢?小平邦彦将数学与物理类比,认为物理有物理现象,是客观的,可感觉的,同样,数学有数学现象,也是客观的,可感觉的,他称之为“数觉”。而缺乏这种“数觉”的人,很难理解数学。哥德尔是个有名的柏拉图主义者,在他那里,数学是客观存在的“理念”,人们只能去发现它们,而不是发明……
二十世纪与庞伽莱并称为两大领袖数学家之一的希尔伯特,在上世纪初数学家大会上提出的有名的二十三个数学问题中,第六个问题是“物理学的的公理化”,将物理学体系置于数学的框架之中。他的数学统一物理在内的构想在2025年有了突破性进展。
而丘成桐,他的观点强烈地将数学置于物理之上,而这与他的研究成果是高度相关的,并不是“空口吹嘘”。下面引自他的著作《大宇之形》:
1 在爱因斯坦广义相对论的架构中,几何学已证明宇宙的物质和能量是正值,因此我们存身的四维时空是稳定的。几何原理也告诉我们,宇宙中必定存在一些称为‘奇点’的地方,例如黑洞的中心,在此物质密度会趋于无限大,已知物理性质不再适用。
2 再以弦论为例,许多重要物理现象会发生在称为卡拉比-丘流形的奇特六维空间,卡拉比-丘流形的几何性质可以解释为何宇宙会有现在这许多基本粒子,不只决定它们的质量,也决定了它们之间的作用力。
3 不仅如此,对这类高维空间的研究或许还能说明引力为何远比其他作用力微弱,同时也为宇宙诞生之初的暴帐机制,或现在推动宇宙扩张的暗能等问题提供解答线索。
4 事实上,就我们现在的理解,在空间中静止或移动的物质或粒子,其实就是空间(更准确地说是时空)的一部分。
5 所以,当我说几何可与物理学和宇宙学等量齐观、都是解开宇宙奥秘的无价工具时,我并不是空口吹嘘。
6 我甚至认为,几何不仅能和物理学与宇宙学在同一基础上平起平坐,从许多方面看,它就是基础。


