Tính toán không có tính toán

Tính toán không có tính toán

A.MIGDAL

Nếu toán học là nghệ thuật tránh tính toán thì vật lý lý thuyết là nghệ thuật tính toán không có toán học.

TUYÊN BỐ ĐƯỢC TRÌNH BÀY NHƯ MỘT EPIPHRAPH Phát sinh do tranh chấp giữa các nhà vật lý và toán học và cần được làm rõ. Ngay cả những phép tính đơn giản nhất trong vật lý cũng không thể thực hiện được nếu không có toán học. Tuy nhiên, ở giai đoạn đầu tiên, giai đoạn quan trọng nhất trong công việc của nhà vật lý lý thuyết, khi bức tranh vật lý được thiết lập.

Xuất bản năm «Kvant» số 8, 1979.

hiện tượng, toán học lùi dần về phía sau và chỉ đóng vai trò phụ trợ. Nhưng trước khi nói về mối liên hệ giữa vật lý và toán học, cần phải giải thích vật lý lý thuyết là gì.

Các nhà vật lý làm việc như thế nào?

Các nhà thực nghiệm và lý thuyết. Có hai loại nhà vật lý - nhà thực nghiệm và nhà lý thuyết, và hai nghề này hầu như không bao giờ được kết hợp ở một người. Nhà vật lý-thí nghiệm-

22

KVANT 2020/№1

Người ta khám phá mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý, hay nói một cách trang trọng hơn là khám phá các quy luật tự nhiên, sử dụng các thiết lập thử nghiệm, tức là thực hiện các phép đo đại lượng vật lý bằng các dụng cụ. Để làm được điều này, bạn cần hiểu sâu sắc các hiện tượng đang được nghiên cứu để biết cái gì và cách đo lường. Các nhà vật lý lý thuyết nghiên cứu thiên nhiên chỉ bằng giấy và bút chì, tức là suy ra mối quan hệ mới giữa các đại lượng quan sát được, dựa vào các quy luật tự nhiên được tìm thấy trước đó bằng thực nghiệm và lý thuyết. Nguyên nhân dẫn đến sự tách biệt của hai ngành nghề này không chỉ vì mỗi ngành đòi hỏi kiến ​​thức chuyên môn riêng: một trường hợp là kiến ​​thức về phương pháp đo lường và trường hợp kia là thành thạo bộ máy toán học. Lý do chính là những ngành nghề này tương ứng với những đặc điểm tư duy khác nhau và những hình thức trực giác khác nhau. Trực giác, tức là khả năng tìm ra con đường đúng đắn trong tiềm thức đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt là trong giai đoạn đầu làm việc. Thật không may, năng khiếu trực giác không nảy sinh ngay lập tức mà là kết quả của sự làm việc chăm chỉ, như một phần thưởng cho lời giải của nhiều bài toán khoa học. Vì vật lý lý thuyết đề cập đến nhiều khái niệm trừu tượng hơn vật lý thực nghiệm, nên nhà vật lý lý thuyết đòi hỏi một dạng trực giác trừu tượng hơn, đôi khi gần giống với trực giác của một nhà toán học. Vào thế kỷ trước, khi vật lý chưa chuyên sâu lắm, nhiều nhà vật lý đã kết hợp cả hai ngành nghề. Do đó, Maxwell, người về mặt lý thuyết đã thu được các phương trình mô tả mọi hiện tượng điện từ, cũng tham gia vào các thí nghiệm. Hertz, người đã khám phá ra sóng điện từ bằng thực nghiệm, cũng là một nhà lý thuyết giỏi. Chưa hết, trong mỗi trường hợp, có thể chỉ ra ngành nghề nào là nghề chính: đối với Maxwell đó là vật lý lý thuyết, và đối với Hertz đó là vật lý thực nghiệm. Vào thế kỷ 20, một trong những ví dụ đáng chú ý nhất về một nhà vật lý “phổ quát” - vừa là nhà lý thuyết vừa là nhà thực nghiệm - là

Enrico Fermi. Cùng với nhiều công trình khác, Fermi đã tạo ra lý thuyết về sự phân rã phóng xạ và cùng với các nhà vật lý trong nhóm của ông đã khám phá bằng thực nghiệm tính phóng xạ nhân tạo của các nguyên tố phát sinh từ sự bắn phá của neutron. Một ví dụ khác về một nhà lý thuyết xuất sắc gắn liền với thực nghiệm là Viện sĩ G.I. Budker, người đã kết hợp vật lý lý thuyết với những ý tưởng kỹ thuật đáng chú ý. Ông dẫn đầu việc phát triển lý thuyết và triển khai thực tế máy gia tốc sử dụng các chùm hạt tích điện va chạm nhau tại Học viện Novosibirsk. Tuy nhiên, đây là những trường hợp ngoại lệ hiếm hoi, và một người trẻ quan tâm đến vật lý phải tự mình quyết định chọn nghề nào trong hai nghề. Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ nói về công việc của các nhà vật lý lý thuyết. Vật lý và toán học. Vì vậy, bài toán của một nhà vật lý lý thuyết là thu được mối quan hệ giữa các đại lượng có thể quan sát được bằng các phép tính toán học. Chẳng phải điều này có nghĩa là vật lý lý thuyết cũng giống như toán học ứng dụng sao? Quan điểm này là hoàn toàn sai lầm. Cả về bản chất của bài toán và phương pháp tiếp cận vấn đề, toán học và vật lý lý thuyết đều khác nhau về mặt phân loại. Trong toán học, tính chặt chẽ của toán học đóng một vai trò quan trọng, tức là tính không thể hoàn hảo về mặt logic của tất cả các kết luận nảy sinh từ các tiên đề được chấp nhận và việc nghiên cứu tất cả các mối quan hệ có thể có về mặt logic. Bài toán các nhà vật lý - để tái tạo lại bức tranh chính xác nhất về thế giới mà không có “luật chơi” nghiêm ngặt, sử dụng tất cả các sự kiện lý thuyết và thực nghiệm đã biết, cũng như các phỏng đoán dựa trên trực giác, sau này sẽ được kiểm tra bằng thực nghiệm. Do đó, một nhà toán học khám phá tất cả các loại hình học có thể có về mặt logic, trong khi một nhà vật lý tìm ra những mối quan hệ hình học nào được hiện thực hóa trong thế giới của chúng ta. Một nhà toán học, ngay cả khi anh ta giải quyết các vấn đề ứng dụng, tức là các vấn đề không xuất phát từ toán học đều được giải quyết