11月19日晚,华盛顿大学(西雅图)讲座教授、美国数学学会会士钱纮教授应邀做客岳麓讲坛—创新与创业分坛,作了题为“通过应用数学理解世界”的专题线上讲座。钱纮教授从数学的源起——欧几里得几何讲起,宏观描绘了数学的发展,数学与其他科学的关系,强调了数学作为一种文化与思维方式的重要性。
钱纮教授强调,应用数学是一门非常特殊的学问,不仅在于其与力学深刻的历史渊源,而且在于应用数学是工程与技术学科的“生成源”,是许多交叉学科的理论基础。数学何以有如此重要的地位?钱教授以2020年诺贝尔物理学奖得主Roger Penrose为例,Penrose在他的书《通向实在之路》里把几乎所有理论物理都包含进去了,并且说明了柏拉图数学世界、物理世界与思维世界三者关系。数学追求确定的知识,追求真,因而是所有科学共同的基础。钱纮教授还以中学代数为例,说明数学研究与数学思维的抽象性。数学对象虽然来源于日常经验,但是剥离了其特性而加以抽象化,而这样得出的规律因而能够普适,能够应用于许多不同的学科。
应用数学与力学的渊源深刻,其中一个集中的问题就是如何用牛顿力学来计算蛋白质分子,得出其性质。这门技术后来被称为分子动力学方法,但是在给出蛋白质结构上没有给出漂亮的答案。而与此相对,另外一条路径是把蛋白质作为含原子的化学大分子来研究,得出了各种不同的漂亮的蛋白质结构。
钱纮教授指出,最为重要的是,近代理论物理的发展与数学的密切联系,几乎每一个物理分支背后都有相应的数学理论作为支撑,譬如,量子力学与泛函分析;相对论与黎曼几何;规范场论与纤维丛等等。也许,统计物理的基础就是随机数学的理论。他以细胞中如何用随机数学来描述一个分子是否通过细胞膜为例,来表明随机数学模型的重要性。
最后,钱纮教授还给出了以随机数学的观点来看待哲学中“电车难题”,给出第三种答案的新颖观点。他说,我们可以对民意进行调查,得出有几成赞成拉拉杆,而有几成不拉。将结果做成一个骰子,然后通过掷骰子来决定哪件事情应该发生。