四、那些“统一自然力”的天才们
黎曼
硬刚“欧几里德”和“牛顿”的巨人
1854年6月10日,数学天才黎曼在德国哥廷根大学发表了《关於几何基础的假设》,撼动了两千年来从未被动摇过的欧几里德几何学。
黎曼认为欧几里德数学根基只是常识与直觉的流沙,而不是扎实的逻辑推演结果。
比如,欧式几何说三角形三个内角之和等于180度,这个看似简单的问题,在数学史上却从来没有被严密证明过!而且,假如身处弯曲表面的世界,这个公式就不成立了。
黎曼作出了牛顿两百年来首次划时代重大突破,彻底推翻了牛顿的超距作用原则,他认为:作用力源自于几何学,作用力只是由于几何结构扭曲所造成的必然现象。(在牛顿早已成神的年代,说出这样的结论需要何种气魄。)
总结一下黎曼的伟大之处:
1、他以多维空间理论简化了所有自然作用力;认为电力与磁力和重力一样,只是高维空间弯曲产生的结果。
2、他提出了虫洞(warmholes)的概念,黎曼切口是多重连结空间的一个最简单范例。
3、他以“场”来描述重力,以“度量张量”(Riemannmetric tensor)描述空间里每一个点的重力场。
黎曼英年早逝,并未找出电力与磁力的场方程式,也没有计算出空间要褶皱到什么程度才足以描述不同的作用力,这几项重要发展留给了麦克斯韦尔和爱因斯坦。
麦克斯韦
电和磁的合并者
麦克斯韦,一个被忽视了堪与牛顿齐名的大科学家。
1873年麦克斯韦出版了电磁学专著《电磁学通论》。系统总结了19世纪中叶前后,库仑、安培、奥斯特、法拉第的研究成果,建立了完整的电磁理论。
将电力和磁力统一了起来,这让后来的爱因斯坦都感受到了压力。
费曼说到:“从人类历史的一种长久观点看——例如从至今以后一万年间的观点来看,19世纪中最重要的事件将被判定为麦克斯韦发现的电动力学定律,同时期的美国内战将褪色而成为只有地区性的意义了。”
有了电磁学,才有了现代光学、电工学、电子学,就不可能有电气化和通信技术。
麦克斯韦一辈子太低调,我们帮他总结一下“光辉成就”:
1、建立了统一的经典电磁场理论;
2、建立光的电磁理论,预言电磁波的存在;
3、为爱因斯坦的狭义相对论铺路。
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