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就对物质运动的宏观描述看,以牛顿力学为代表的经典著作喜欢使用位移场矢量,或其等价物,如电场矢量,磁场矢量,各类梯度场。这样,物质运动规律就表达为关于矢量各分量的微分或积分方程。
这种表达方式直观,而且是简洁。可以说,工程科学基本上是使用这类表达方式,其成就是无可挑剔的。但是,一百年前它的缺陷也被揭开了:对量子运动描述的失败。事实上,更早期的,对热力学描述的牵强附会(如布朗运动)。
那么,这一百多年来,基础科学理论的变革主要表现为何呢?两个特别的特征:1)以广义相对论为代表的,用二阶张量表达的物质运动;2)以(张量)算子(如迪拉克算符)表达的量子物质运动。直到近十来年,学术理论界才基本上把这两类表达方式统一为Clifford几何代数意义下的广义张量。
这个理论体系的特点是:标量场,矢量场,张量场,及曲率场,等是直和关系。在本质上消除了经典理论与现代理论间的裂痕。从而,应该被看成是为本世纪的工程应用打下了良好的理论基础。
就我所知,工程上基本上只是使用标量场,矢量场作为基本物理量。张量场和曲率场是用标量场或矢量场用算子表达出来的。在哲学上,这等价于否定了张量场和曲率场的独立地位,因为它们是被导出的物理,没有获得基本量的地位。
虽然理论界在过去的一百年里也力图直接的把张量场和曲率场作为独立量引入,对它求解而得到物质运动的具体表象,也得到了不少的规范场解(如黑洞,宇宙大爆炸),而且在天体物理学中得到了观测数据的验证,但是,缺乏用标量场或矢量场给出的直观物质运动表象使得工程界对这类的现代科学理论敬而远之。
事实上,在工程科学和基础理论之间的壁垒是哲学思想上的。工程科学强调的是:直观物质运动具体表象;而现代科学理论强调的是:物质运动在抽象意义上的同一性。在这个意义上,基础理论越现代,就离工程科学越远。
这个特点是区别于经典科学理论的分水岭:经典科学理论的归纳与直观物质运动具体表象是有着明显的对应性的,从而,是容易在思想上同一的。
这样的一个格局就给现代科学理论转化为工程科学上的具体理论设下了障碍。这是一个全球性的问题。由此可以推断:现代科学理论的工程化应用研究工作是本世纪的主流研究工作。
一国科学界能否在此类研究上有所作为将决定该国的技术水平和工程科学水平。而对此不闻不问的国家显然是会失去机会的。
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GMT+8, 2024-7-18 22:18
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