为什么爱因斯坦会感叹钱伟长的博士论文?

作者:homepeace  于 2010-8-3 16:48 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

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1 回复 homepeace 2010-8-4 07:17
xqw63: 你是学物理的?
算是学过物理。
1 回复 homepeace 2010-8-4 07:21
snortbsd: well, that guy doesn't seem to have that "爱因斯坦美德"...
1 回复 xqw63 2010-8-4 07:27
homepeace: 算是学过物理。
1 回复 lisp21 2010-8-4 08:06
材料1:

钱伟长的原话:“那时非常有名的,爱因斯坦看见了,他也有一篇的,一共有24篇,我跟我导师辛集是合写的一篇,他们都晓得。发表的文章,有好多都是犹太人。爱因斯坦是,还有冯诺尔门,那时候爱因斯坦在普林斯顿高级研究院的院长,普林斯顿大学,本身就很有名。那么他看见我这篇文章了,他看见我提这个,他说好,我这一辈子,就这个问题没有解决,他研究相对论是在1905年发表相对论第二篇文章,从那发表之后,相对论起了很大作用,人们说他第一个科学家,而且得了诺贝尔奖金的。他说我一直睡不了觉,一直在研究,好像我这个还不对,还有东西没弄清楚。他说我弄清楚了。”

这就是爱因斯坦感叹钱伟长的博士论文:“这位中国青年解决了困扰我多年的问题”的由来!

材料2:
方舟子对此提出质疑,方说:钱伟长的论文研究的是“弹性板壳的内禀理论”。无资料表明爱因斯坦对应用力学特别感兴趣。困扰爱因斯坦多年的是统一场这个物理学最大的问题,不太可能被一个供研究生研究的三级学科问题困扰多年。

材料3:
在另一篇文章中,钱老本人是这样回答此问题的:
“一直到1940年 8月初我们又第三次接到通知在沪集合,再度乘船去加拿大。这次航行28天顺利渡过太平洋,在9月14日抵温哥华,改乘火车,3天后抵达多伦多大学。这是该大学第一次接受一批中国读研究生学位的留学生入学。我和林家翘、郭永怀同时师承应用数学系辛祺教授学习,林和郭专攻流体力学,我则专攻弹性力学,但所学课程则相同,即流体力学和弹性力学,都是由辛祺教授亲自讲授,还有相对论和理论物理,都由爱因斯坦的大弟子英菲尔得教授讲授。我和辛祺教授在第一次见面就发现都在研究弹性板壳的统一内禀理论,但他研究的是宏观理论,我研究的是微观理论,当时所得结果还不能统一,但我们深信两者既是同一实质问题,最后一定能统一起来的。辛祺教授第一次见面就高兴地决定要在一个月中用我们已得结果,分两段写成一篇论文,投交美国加州理工大学航空系主任冯,卡门教授60岁的祝寿论文集。这个论文集是在1941年夏季刊出的。论文集中共刊出了24篇论文,作者都是第二次大战时集合在北美的一批知名学者,如爱因斯坦 (A,Einstein)、老赖斯纳(Hans Reissner)、冯诺埃门(Von Neumann)、铁木辛柯(S,Timoshenko)、科朗 (R.Courant)等。我是唯一的青年学生,而且是中国的青年学生。这篇论文是第一篇有关板壳的内禀理论,几十年来深受国际间的重视。从此,我提高了自信心,敢于向一些疑难的问题进行冲击。以后经过一年的努力,我终于打通了宏观和微观理论之间的关系,而且将薄板薄壳按中面薄膜变形、曲率变化、和壳的曲率三种量相对于厚度量级进行了理论方程的分类,而通过了博士论文答辩。
... ... ... ...
记得在1940年冬,我到校后第二次进见导师辛祺教授,详细汇报了我在昆明研究的弹性板壳内禀理论,首先说明我选用以板壳中面为基础的高斯坐标,他立刻就指出他的宏观理论也采用同样的坐标,并指出正确选用坐标系,是解决实际问题的重要基础。我说明我采用了在变形中各点坐标不变的"拖带坐标系"(Co-moving Coordinates),但变形前坐标框架的基本张量和变形后坐标框架的基本张量不相等,其差值的半定义为应变张量。他认为是一个创造性的观点,在应变不太大的条件下,这个定义和经典定义相等。他认为这是典型应用数学思想指导下的创造。当我介绍不论变形前和变形后的基本张量的黎曼曲率张量必须等于零,因为他们都代表的实质的平坦空间,所以也就是代表变形协调条件。他拍案叫绝。他说:"你的博士论文的主要内容已经完成,不必介绍了,去详细完成具体计算任务吧,你已经是一个合格的应用数学家,你已经懂得重视物理观念的深化认识,同时也懂得用现代的数学工具简洁地描绘物理观念的认识"。在40年代,张量分析主要是用来研究相对论的数学工具,由于定义应变张量的困难,使用它来研究弹性力学问题的还很少。辛祺教授几年前曾写过一本张量分析的专著,但重点还是在研究相对论。当时,辛祺教授说,看来他有必要应该修改这本专著,增加微分几何和弹性体的变形分析部分。当时他显得非常满意和非常高兴,当晚要我和林家翘、郭永怀到他的家去晚餐和他的家人会见。第二天早晨又把我们叫去讲出了有"捏着鼻子跳进海洋和爬出海面"的那一段印象深刻的教导。林家翘曾在1980年在北京讲学时,同样引用了辛祺教授的那一段话,可见他和我一样获得的深刻印象,在四五十年后,还记忆犹新。”

========
议论1:
Homepeace的结论:
1。钱老和爱因斯坦的文章同时发表在一个论文册里,爱因斯坦肯定看过。
2。钱老的那篇“弹性板壳的内禀理论” 采用了张量分析的手段,黎曼几何就是在张量分析的基础上发展起来的。所以张量分析主要是用来研究广义相对论的数学工具,钱老论文的一些技巧及结果与相对论的数学框架有相通之处,完全可能得到爱因斯坦的赞许。
3。方舟子的物理学得不够好。

议论2:
乙的看法,
我对赞同Homepeace的分析。我本人在加州理工学院学的物理。当时我们的经典物理(三个学期的课程)的开篇就是张量分析数学。开始不明白为什么从张量开始讲物理,因为在之前在国内学物理是从没有这样教过。老师把张量讲完后,立刻就开始讲弹性力学,然后是流体力学,经典电磁场理论和狭义/广义相对论。当你看到那么多的看似不相关联的物理领域,全部都可以用一个不足10个符号的张量公式来描述,你就会领悟到用张量工具来分析物理世界的真正的美丽。你会真正体会到那些前辈的伟大。钱教授的工作在把张量工具应用到弹性力学方面的意义不是实际应用,而是验证了张量分析工具在将那些支离破碎的经典物理统一起来的时候的强大潜力。我想,爱因斯坦完全会为此感到高兴。钱教授的工作因该得到后人的尊重。

我的看法:
其实问题的焦点在于:
1 爱因斯坦有没有赞赏钱伟长的论文;
2 爱因斯坦有没有像钱伟长所说的那样赞赏钱伟长的论文。

对于1,前面两位的分析我觉得是有道理的,因为广义相对论是物理的几何化,最重要的工具就是张量分析和黎曼几何,而爱因斯坦是下了很大功夫的。从1905年狭义相对论发表到1915年广义相对论的发表历时10年,其主要障碍就是数学工具的运用上面。
第二,根据钱伟长的说法,冯卡门的祝寿论文集基本都是故旧和门人的文章,这当然也是惯例,爱因斯坦,冯诺依曼等德国移民参与其中,完全是可能的。
第三,钱伟长的论文属于对张量分析在力学上的应用,这正好也是冯卡门的专业所在,这篇文章以辛格和钱的名义发表在这本集子上,似乎也合情合理。
第四,爱因斯坦本人除相对论以外,在物理学上也做过其他工作,比如布朗运动,光电效应等,他的知识面是很宽广的,数学也知道的很多,应该说他看钱的文章是毫无困难的,而且由于对张量分析的熟悉,他可能会注意到钱的这篇文章。钱的文章不仅是张量分析的简单运用,而是蕴含了他对张量分析的某一重要方面的创造性理解(如他本人所述,他的导师认可他的工作的创造性),而这种创新可能得到爱因斯坦的赞许,这是可能的,虽然不能100%肯定。

第2个问题,爱因斯坦是否像钱伟长所说的那样就如此推崇钱伟长的论文呢?我的分析如下,

1作为祝寿文集的论文,钱的文章能够与大家之作并列,这无疑是因为他的导师跟冯卡门的渊源所致,并不能由此就说明钱的学术水准就是跟这些大家等量齐观了。这是无疑的。但是钱在采访中有意无意的在误导非专业的观众,就是说他曾经跟这些大牛们平起平坐过,这是钱伟长吹牛的一个很显然的证据。

2 爱因斯坦是在张量分析等方面下了若干年的功夫,至于说这是爱因斯坦所弄不明白的“最后一个问题”,这又从何说起?一个伟大的科学家不会这么说话的,必然是研究的越深入,牵涉的问题越深刻,问题越多,从而其本人越谦逊。爱因斯坦的一个著名说法就是人所知越多,其问题也就越多(圆越大,圆周越大)。相对论没有穷极真理,所以爱因斯坦的所谓终极问题也就不存在了。

如果仅就广义相对论的理论问题而言,由于文章已经发表了20年以上,如果广义相对论存在一个疑点,那么肯定是全球所有顶尖科学家都关注的,如果是那样的话,钱伟长完全可以把他的论文从应用力学的范畴推广或者应用到广义相对论的理论修补上面去,如果真是像钱伟长所言,他解决了爱因斯坦思想上的最后一个疙瘩,那他会毫不谦虚的,而且爱因斯坦也会要求他就此问题发表论文的,那钱伟长就不仅是应用数学家,而是物理学家了。所以我的推断是,爱因斯坦感叹后生可畏,一个发展中国家过来的学生很快对张量分析有了很好的见解(而他本人花了7年时间来理解广义相对论的数学,见陈省身的说法),这或许是有的,也就是说爱因斯坦认为钱伟长对张量分析理解的速度超过他本人还是赞许的。但是钱伟长所谓的解决了爱因斯坦的终极问题则是吹牛了,爱因斯坦这个思想上的疙瘩应该早就解除了,他不过感叹钱跟他曲径通幽,而且很快解决。这是我的第二点看法。

第三点,在应用力学领域,钱伟长的成就如何呢。钱的论文是一篇高质量的博士论文,这点是其导师的评价。但是应该注意到,他的导师并未说钱的论文是一个根本性的,革命性的划时代工作。这点我想就恰如其分的评价了钱的论文的水准。这点从很多旁证也看的出来。比如从权威力学教科书对钱工作的评价,学术界论文引用钱的论文的数量都可以看出来。

第四,最后一个旁证是钱的同门林家翘的例子。林是论证了海森伯理论中的一个疑点,而获聘为MIT的教授的,也是毕业后做了2,3年博士后就被聘请的。如果钱伟长解决了爱因斯坦理论中的一个疑点,恐怕他不会在加州理工做几年博士后之后,于1946年回国的,他拿个美国名校的教职应该也是毫无问题的呀。

所以综合一下,我的结论是:
1 爱因斯坦可能赞许钱伟长的文章,但是应该是从师长赞许学生或先驱赞许后来者的角度;钱的所谓解决了爱因斯坦思想上的最后一个疙瘩,纯属吹牛。爱的这个思想疙瘩可能是有,但是过去已经通过其努力打通了,或者说解决了。钱的文章中对张量分析的见解,说明他对这个数学工具的理解还是有新意的,或许还暗合爱因斯坦过去的某段心路历程,这得到了爱因斯坦的赞许。
2 钱伟长的文章是一篇优秀的博士论文,但不是应用力学领域划时代的论文,没有给该领域带来根本性的变革。

因为本人不懂力学,因此,上面也是属于理性推测居多,请读者,特别是熟悉力学和应用数学的朋友不吝指教。
1 回复 homepeace 2010-8-4 08:21
lisp21: 材料1:

钱伟长的原话:“那时非常有名的,爱因斯坦看见了,他也有一篇的,一共有24篇,我跟我导师辛集是合写的一篇,他们都晓得。发表的文章,有好多都是犹太
总结的很好,基本同意,我的结论"他完全可能得到爱因斯坦的赞许"和你的结论是一致的。
我个人想象,如果爱因斯坦这样说的话,可能是爱因斯坦和大家在沙龙里面喝鸡尾酒时说的,这里边有一定的客套的成分。不过能这样也实在是不容易了。
1 回复 snortbsd 2010-8-4 08:27
unidreamer: 我对赞同Homepeace的分析。我本人在加州理工学院学的物理。当时我们的经典物理(三个学期的课程)的开篇就是张量分析数学。开始不明白为什么从张量开始讲物理,
caltech...

just being there and got ph.d, you would have my "wow"...
1 回复 lisp21 2010-8-4 08:28
其实钱说的有些含糊,他说爱因斯坦没想通的问题,应该是1905-1915年之间的这段时间,所谓晚上睡不着,应该也是这段时间。钱说的很清楚是1905年,那是狭义相对论发表的时间。如果说是爱因斯坦从1915年以后还没有想通,一直到1940年代,那就有些滑稽了。因为那时爱因斯坦的广义相对论已经发表了,如果在数学或逻辑上有问题,早就被人作为target做掉了。即使没有,那钱伟长还是今天的钱伟长吗?起码爱因斯坦也得邀请他去普林斯顿做个一年半载的吧。
钱学森本人是够格选美国科学院院士,他拒绝了。他的学生郑哲敏凭借回国后的工作被评为美国工程院院士。林家翘也是美国科学院院士。郭永怀是加州理工的教授。这些人比钱伟长得到的美国的承认都多啊。
1 回复 borninheaven 2010-8-4 08:39
学生物的基本上不用学数理化, 就算学一点点科普化学吧
1 回复 绿绿的地 2010-8-4 09:07
哈~~冒充的专业人士真有人在:钱伟长与世界导弹之父冯·卡门合作发表《变扭的扭转》,成为国际弹性力学理论的经典之作。敬请好好研究力学分类的关系和相互的支撑及交融,更何况钱老本就是多面手!
1 回复 在美一方 2010-8-4 09:22
lisp21分析得有道理。家和你的题目就是有误导的味道,解斌说的挺对的,你的题目不严谨,里面分析还说得过去。
1 回复 homepeace 2010-8-4 09:51
borninheaven: 学生物的基本上不用学数理化, 就算学一点点科普化学吧
科普化学好
1 回复 homepeace 2010-8-4 10:06
lisp21: 其实钱说的有些含糊,他说爱因斯坦没想通的问题,应该是1905-1915年之间的这段时间,所谓晚上睡不着,应该也是这段时间。钱说的很清楚是1905年,那是狭义相对论
钱说的是有些含糊,他没说爱因斯坦没想通的问题是什么问题,也没明说晚上睡不着是什么时间。我还是想象,可能是爱因斯坦和大家在沙龙里面喝鸡尾酒时说的,这里边有一定的客套的成分。

钱伟长不如钱学森等人,主要是被打成右派。剥夺了他科研的权利,很同情他。
1 回复 homepeace 2010-8-4 10:10
在美一方: lisp21分析得有道理。家和你的题目就是有误导的味道,解斌说的挺对的,你的题目不严谨,里面分析还说得过去。
基本同意LISP21, 我的结论也和LISP21一致。
解斌说了很多很多,只有题目有误导这点说的挺对的,是吧?
1 回复 在美一方 2010-8-4 10:12
homepeace: 基本同意LISP21, 我的结论也和LISP21一致。
解斌说了很多很多,只有题目有误导这点说的挺对的,是吧?
解说了很多吗?没注意,就看到题目这点了
1 回复 homepeace 2010-8-4 10:17
在美一方: 解说了很多吗?没注意,就看到题目这点了
你也是个只看题目的标题党
还好,和解浜大战6个回合。不长,希望你能看看
1 回复 在美一方 2010-8-4 10:26
homepeace: 你也是个只看题目的标题党
还好,和解浜大战6个回合。不长,希望你能看看
才不花时间呢,懒得看
1 回复 homepeace 2010-8-4 11:02
在美一方: 才不花时间呢,懒得看
伤心。。。。
1 回复 WilliamLiao 2010-8-4 11:11
unidreamer: 我对赞同Homepeace的分析。我本人在加州理工学院学的物理。当时我们的经典物理(三个学期的课程)的开篇就是张量分析数学。开始不明白为什么从张量开始讲物理,
严重同意!
1 回复 在美一方 2010-8-4 11:22
homepeace: 伤心。。。。
okok,以后有空去看
1 回复 homepeace 2010-8-4 11:32
在美一方: okok,以后有空去看
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