數(shù)學與物理的交互作用課件

愛因斯坦的宇宙與高空間

ParentsoftheScience/Hyperspace

數(shù)學與物理的交互作用高文芳交大物理所2004/1/17臺中女中/臺中一中愛因斯坦的宇宙與高空間

ParentsoftheSci1數(shù)學與物理的交互作用課件2GalileoGalilei(1564-1642)GalileoGalilei(1564-1642)3IssacNewton(1642-1727)IssacNewton(1642-1727)4JamesClerkMaxwell(1831-1879)JamesClerkMaxwell(1831-18795AlbertEinstein(1879-)AlbertEinstein6數(shù)學與物理的交互作用課件7Everythingisphysics

舉目所見皆是物理J.SchwingerMatterPhysics物質(zhì)物理Bio-Physics生命物理SocialPhysics社會物理[孔德AugusteComte,1798-1857]Everythingisphysics8數(shù)學與物理的交互作用微積分---牛頓重力場黎曼幾何–-愛因斯坦重力場纖維束FiberBundle---規(guī)範場Calabi-Yau流形----SuperstringHyperspace高空間/表面宇宙(BraneUniverse)數(shù)學與物理的交互作用微積分---牛頓重力場9Riemann,GeorgFriedrichBernhard黎曼（1826～1866）生於德國漢諾威(Hanover)，卒於義大利Selasca。黎曼在分析與幾何上有極廣泛與深入的貢獻，其空間觀念與方法，影響及於現(xiàn)代理論物理，尤其是廣義相對論。25歲得到哥廷根的博士學位，兩年後提出論文〈Ontherepresentationofafunctionbymeansofatrigonometricalseries〉申請哥廷根的（無給）講師職位，1854年在偉大的高斯面前發(fā)表就職演說〈OntheHypothesisthatformsthefoundationofGeometry〉。在這篇演說中，黎曼為此後一百五十年的微分幾何大業(yè)指出了方向，立下了基礎，論文的本身不僅是個數(shù)學史上的一篇傑作，並且在表達上也是一個典範。Riemann,GeorgFriedrichBernh10統(tǒng)一場論重力牛頓重力F=GMm/r2電磁力SU(1)庫倫定律F=kQq/r2

1950-弱交互作用力SU(2)強交互作用力SU(3)統(tǒng)一場論重力11HermannKlausHugoWeyl

[1885-1955]

1918HeproducedthefirstguagetheoryinwhichtheMaxwellelectromagneticfieldandthegravitationalfieldappearasgeometricalpropertiesofspace-time.HermannKlausHugoWeyl

[18812Gauge/Scalesymmetry規(guī)以畫圓FiberBundleGauge/Scalesymmetry規(guī)以畫圓Fiber13TheodorFranzEduardKaluza[1885-1954]Kaluzain1919,sentapapertoAlbertEinsteinproposingaunificationofgravitywithMaxwell'stheoryoflightThispaperwascommunicatedbyEinsteinhimselfon8December1921forpublishingTheodorFranzEduardKaluza[114OskarKlein

[1894-1977]Kleinassumedthefifthdimensiontobeperiodicwithaperiodl=c(2k)1/2/ewhereewasthechargeoftheelectronandkwasEinstein'sconstantofgravitation.ThedimensionwasontheorderofthePlancklength.Klein'sresultswerepublishedinNatureintheautumnof1926.OskarKlein

[1894-1977]Kleina15Kaluza-KleinTheoryofHyperspace重力場電磁場五維重力場四維重力場電磁場Kaluza-KleinTheoryofHypersp16

Ed.Witten[1951-]

FieldsMedal,1990

布蘭代斯大學(Brandeis)B.A.1971歷史系PrincetonM.A.1974/羅文嘉/Ph.D.in1976Harvard博士後1976-77;JuniorFellow1977-80Princeton物理教授1980;MacArthurFellowship1982高等研究院(InstituteforAdvancedStudy)ProfessorintheSchoolofNaturalSciences1982Atiyah:雖然他顯然是物理學家

(從他的著作可知),然而他主導數(shù)學的能力顯然少有數(shù)學家可以出其右,他以數(shù)學描述物理觀念的能力也是近乎唯一.其完美地運用物理直觀,開創(chuàng)新而深入的數(shù)學的能力,一再令數(shù)學界嘆為觀止….數(shù)學是科學之母物理是科學之父

Ed.Witten[1951-]

Field17BrandeisUniversity物理系

BrandeisUniversity物理系18Randall-Sundrum1999

高空間表面物理Brane(hypersurface)PhysicsBrane四維表面Bulk我們住在這裡Extradimension第五維Randall-Sundrum1999

高空間表面物理Br1921世紀的主流物理--天文物理HyperspaceandSpaceTravel最熱門的行業(yè):天文旅行社1930天外有天1980粒子天文物理1990宇宙學成為實驗科學2000顯學21世紀的主流物理--天文物理20數(shù)學與物理的交互作用課件21OhMyGoD!OhMyGoD!22PresidentBTWNtheBushesPresidentBTWNtheBushes23數(shù)學與物理的交互作用課件24數(shù)學與物理的交互作用課件25數(shù)學與物理的交互作用課件26數(shù)學與物理的交互作用課件27數(shù)學與物理的交互作用課件28數(shù)學與物理的交互作用課件29景美木柵景美木柵30數(shù)學與物理的交互作用課件31數(shù)學與物理的交互作用課件32數(shù)學與物理的交互作用課件33ExpandingUniverseExpandingUniverse34EdwinHubble(1889-1953)一九二三年，他在威爾遜山天文臺用當時最大的二點五米口徑的反射望遠鏡拍攝了仙女座大星雲(yún)的照片EdwinHubble(1889-1953)35TheHookerTelescopeonMt.WilsonPictureCredit:MountWilsonObservatoryTheHookerTelescopeonMt.Wi36數(shù)學與物理的交互作用課件37數(shù)學與物理的交互作用課件38CMBCMB39數(shù)學與物理的交互作用課件40RobertWilson/ArnoPenzias1965RobertWilson/ArnoPenzias1941數(shù)學與物理的交互作用課件42數(shù)學與物理的交互作用課件43數(shù)學與物理的交互作用課件44數(shù)學與物理的交互作用課件45數(shù)學與物理的交互作用課件46數(shù)學與物理的交互作用課件47數(shù)學與物理的交互作用課件48ArrayforMicrowaveBackgroundAnisotropy(AMIBA)ArrayforMicrowaveBackground49數(shù)學與物理的交互作用課件50數(shù)學是科學之母物理是科學之父宇宙是科學之子結(jié)論:數(shù)學是科學之母結(jié)論:51凡所有相皆是虛妄

若見諸相非相即見如來

凡所有相皆是虛妄

若見諸相非相即見如來

52數(shù)學與物理的交互作用課件53數(shù)學與物理的交互作用課件54數(shù)學與物理的交互作用課件55西元1054年宋史客星至和元年五月已丑，出天關東南，可數(shù)寸，歲餘稍沒西元1054年56西元1054年宋至和元年五月已丑宋史客星出天關東南，可數(shù)寸，歲餘稍沒上當了!西元1054年宋至和元年五月已