数学与物理的交互作用课件

愛因斯坦的宇宙與高空間

ParentsoftheScience/Hyperspace

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

ParentsoftheSci1数学与物理的交互作用课件2GalileoGalilei(1564-1642)GalileoGalilei(1564-1642)3IssacNewton(1642-1727)IssacNewton(1642-1727)4JamesClerkMaxwell(1831-1879)JamesClerkMaxwell(1831-18795AlbertEinstein(1879-)AlbertEinstein6数学与物理的交互作用课件7Everythingisphysics

舉目所見皆是物理J.SchwingerMatterPhysics物質物理Bio-Physics生命物理SocialPhysics社會物理[孔德AugusteComte,1798-1857]Everythingisphysics8數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---規範場Calabi-Yau流形----SuperstringHyperspace高空間/表面宇宙(BraneUniverse)數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指出了方向，立下了基礎，論文的本身不僅是個數學史上的一篇傑作，並且在表達上也是一個典範。Riemann,GeorgFriedrichBernh10統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)統一場論重力11HermannKlausHugoWeyl

[1885-1955]

1918HeproducedthefirstguagetheoryinwhichtheMaxwellelectromagneticfieldandthegravitationalfieldappearasgeometricalpropertiesofspace-time.HermannKlausHugoWeyl

[18812Gauge/Scalesymmetry規以畫圓FiberBundleGauge/Scalesymmetry規以畫圓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),然而他主導數學的能力顯然少有數學家可以出其右,他以數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,開創新而深入的數學的能力,一再令數學界嘆為觀止….數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: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数学与物理的交互作用课件21OhMyGoD!OhMyGoD!22PresidentBTWNtheBushesPresidentBTWNtheBushes23数学与物理的交互作用课件24数学与物理的交互作用课件25数学与物理的交互作用课件26数学与物理的交互作用课件27数学与物理的交互作用课件28数学与物理的交互作用课件29景美木柵景美木柵30数学与物理的交互作用课件31数学与物理的交互作用课件32数学与物理的交互作用课件33ExpandingUniverseExpandingUniverse34EdwinHubble(1889-1953)一九二三年，他在威爾遜山天文台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的照片EdwinHubble(1889-1953)35TheHookerTelescopeonMt.WilsonPictureCredit:MountWilsonObservatoryTheHookerTelescopeonMt.Wi36数学与物理的交互作用课件37数学与物理的交互作用课件38CMBCMB39数学与物理的交互作用课件40RobertWilson/ArnoPenzias1965RobertWilson/ArnoPenzias1941数学与物理的交互作用课件42数学与物理的交互作用课件43数学与物理的交互作用课件44数学与物理的交互作用课件45数学与物理的交互作用课件46数学与物理的交互作用课件47数学与物理的交互作用课件48ArrayforMicrowaveBackgroundAnisotropy(AMIBA)ArrayforMicrowaveBackground49数学与物理的交互作用课件50數學是科學之母物理是科學之父宇宙是科學之子結論:數學是科學之母結論: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数学与物理的交互作用课件53数学与物理的交互作用课件54数学与物理的交互作用课件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，可數寸，歲餘稍沒上當了!西元1054年宋至和元年五月已丑上當了!57数学与物理的交互作用课件58数学与物理的交互作用课件59如果宇宙一年相當於於地球一百五十億年，那麼。。。150億年=1.5×1010年宇宙年曆年月天小時分秒地球年150億年12億年4.1千萬年1.7百萬年2.9萬年476年如果宇宙一年相當於於地球一百五十億年，那麼。。。150億年=60数学与物理的交互作用课件61数学与物理的交互作用课件62数学与物理的交互作用课件63愛因斯坦的宇宙與高空間

ParentsoftheScience/Hyperspace

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

ParentsoftheSci64数学与物理的交互作用课件65GalileoGalilei(1564-1642)GalileoGalilei(1564-1642)66IssacNewton(1642-1727)IssacNewton(1642-1727)67JamesClerkMaxwell(1831-1879)JamesClerkMaxwell(1831-187968AlbertEinstein(1879-)AlbertEinstein69数学与物理的交互作用课件70Everythingisphysics

舉目所見皆是物理J.SchwingerMatterPhysics物質物理Bio-Physics生命物理SocialPhysics社會物理[孔德AugusteComte,1798-1857]Everythingisphysics71數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---規範場Calabi-Yau流形----SuperstringHyperspace高空間/表面宇宙(BraneUniverse)數學與物理的交互作用微積分---牛頓重力場72Riemann,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指出了方向，立下了基礎，論文的本身不僅是個數學史上的一篇傑作，並且在表達上也是一個典範。Riemann,GeorgFriedrichBernh73統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)統一場論重力74HermannKlausHugoWeyl

[1885-1955]

1918HeproducedthefirstguagetheoryinwhichtheMaxwellelectromagneticfieldandthegravitationalfieldappearasgeometricalpropertiesofspace-time.HermannKlausHugoWeyl

[18875Gauge/Scalesymmetry規以畫圓FiberBundleGauge/Scalesymmetry規以畫圓Fiber76TheodorFranzEduardKaluza[1885-1954]Kaluzain1919,sentapapertoAlbertEinsteinproposingaunificationofgravitywithMaxwell'stheoryoflightThispaperwascommunicatedbyEinsteinhimselfon8December1921forpublishingTheodorFranzEduardKaluza[177OskarKlein

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

[1894-1977]Kleina78Kaluza-KleinTheoryofHyperspace重力場電磁場五維重力場四維重力場電磁場Kaluza-KleinTheoryofHypersp79

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),然而他主導數學的能力顯然少有數學家可以出其右,他以數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,開創新而深入的數學的能力,一再令數學界嘆為觀止….數學是科學之母物理是科學之父

Ed.Witten[1951-]

Field80BrandeisUniversity物理系

BrandeisUniversity物理系81Randall-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Br8221世紀的主流物理--天文物理HyperspaceandSpaceTravel最熱門的行業: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83数学与物理的交互作用课件84OhMyGoD!OhMyGoD!85PresidentBTWNtheBushesPresidentBTWNtheBushes86数学与物理的交互作用课件87数学与物理的交互作用课件88数学与物理的交互作用课件89数学与物理的交互作用课件90数学与物理的交互作用课件91数学与物理的交互作用课件92景美木柵景美木柵93数学与物理的交互作用课件94数学与物理的交互作用课件95数学与物理的交互作用课件96ExpandingUniverseExpandingUniverse97EdwinHubble(1889-1953)一九二三年，他在威爾遜山天文台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的照片EdwinHubble(1889-1953)98TheHookerTelescopeonMt.WilsonPictureCredit:MountWilsonObservatory