物理学与数学(再续)

郑英元

(原载《数学教学》2011年第9期)

当然除了前面7位,还有很多杰出的物理学家,由于他们有着深厚的数学修养,在各自的研究领域中都做出了重要的贡献。

如奥地利物理学家埃尔温·薛定谔(Erwin Schrodinger,1887-1961)在1926年发现波动力学和矩阵力学在数学上是等价的,是量子力学的两种形式,可以通过数学变换, 从一个理论转到另一个理论。薛定谔提出用波动方程描述微观粒子运动状态的理论,被称为薛定谔方程,它是一类偏微分方程,见图9(匈牙利纪念薛定谔诞生100周年的邮资明信片)左侧, 它为波动力学的发展奠定了基础,从而获得1933年诺贝尔物理学奖 。

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图 9(匈牙利邮资明信片,1987)

再如俄国空气动力学家尼古拉·耶戈洛维奇·茹科夫斯基(Zhukovski,Nikolai Egorievich,1847-1921,图10)。1868年他毕业于莫斯科大学物理数学系, 1882年获应用数学博士学位。1907年运用环流的概念阐明了升力产生的原理及计算公式。他还运用数学方法画出一系列机翼翼型。

又如荷兰物理学家范德华(J。 D。 van der Waals,1837-1923,图11)从气体分子运动论得出理想气体的状态方程。1881年,他给这个方程引入两个参量, 分别表示分子的大小和引力,从而得出更准确的方程即范德华方程。他在研究物质三态(气、液、固)相互转化的条件时,推导出临界点的计算公式,计算结果与实验结果相符。 正由于他在研究气态和液态方程的突出成绩而获得1910年诺贝尔物理学奖。

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图 10(左,前苏联,1947);图 11(右,荷兰,1993)

最后介绍因发现弱作用中宇称不守恒而获得1957年诺贝尔物理奖的美籍华人物理学家李政道和杨振宁。

李政道1926年出生于上海,20岁进入美国的芝加哥大学,师从诺贝尔物理学奖获得者费米教授。1953年开始从事粒子物理和场论领域的研究。

杨振宁1922年出生于安徽合肥,1942年毕业于国立西南联合大学,1945年考取公费赴美留学,就读于芝加哥大学,1948年获得博士学位。1957年同李政道一起发现宇称不守恒。 杨振宁还与米尔斯(R。L。Mills)合作提出了“杨-米尔斯规范场”,开辟了非阿贝耳规范场的新研究领域,为现代规范场理论打下了基础。杨振宁对物理学的贡献范围很广, 包括粒子物理学、统计力学和凝聚态物理学等等。杨振宁的父亲杨武之是芝加哥大学数学博士,曾先后担任清华大学与西南联合大学数学系主任。杨振宁曾说: 我小时候受到他(父亲)的影响而早年对数学发生浓厚的兴趣,这对我后来搞物理学工作有决定性的影响。

为纪念诺贝尔奖设立百年,1995年尼维斯(Nevis)发行了李政道肖像的邮票,马尔代夫(Maldive)和圭亚那(Guyana)分别发行了杨振宁肖像的邮票。


(点击邮票小图可以显示更清晰大图)

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